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JP2018114278A - Fall-while-walking prevention device, fall-while-walking prevention device controller and control method, and fall-while-walking prevention device control program - Google Patents

Fall-while-walking prevention device, fall-while-walking prevention device controller and control method, and fall-while-walking prevention device control program Download PDF

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JP2018114278A
JP2018114278A JP2018004199A JP2018004199A JP2018114278A JP 2018114278 A JP2018114278 A JP 2018114278A JP 2018004199 A JP2018004199 A JP 2018004199A JP 2018004199 A JP2018004199 A JP 2018004199A JP 2018114278 A JP2018114278 A JP 2018114278A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
user
walking
ankle
information
rigidity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018004199A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
真弓 小松
Mayumi Komatsu
真弓 小松
ジョン・ステファン・ウィリアム
William John Stephen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Abstract

【課題】 従来のユーザが装着してユーザの歩行をアシストするアシスト装置とは異なり、歩行中のユーザの左側への転倒または右側への転倒が防止できる歩行転倒防止装置、歩行転倒防止装置の制御装置及び制御方法、並びに、歩行転倒防止装置用制御プログラムを提供する。【解決手段】 入力インターフェース部200で取得したユーザ自身のユーザ情報とユーザ100の歩行動作の歩行情報とに基づいて、ユーザが装着可能な第1及び第2アシストウェア2a,2b,2cの少なくとも1本の脚の股関節又は足首の左側面に対応する部分に配置されて流体を加減することにより伸縮する第1及び第3アクチュエータ10h,10f,11h,11fと脚の股関節又は足首の右側面に対応する部分に配置されて流体を加減することにより伸縮する第2及び第4アクチュエータ10e,10g,11e,11gとを夫々独立して夫々の流体供給量を制御することにより、股関節又は足首の左側面と前記右側面とにそれぞれ伝達する剛性を剛性制御部24で変更する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To control a walking fall prevention device and a walking fall prevention device capable of preventing a user from falling to the left side or falling to the right side while walking, unlike a conventional assist device worn by a user to assist the user's walking. A device and a control method, and a control program for a walking fall prevention device are provided. SOLUTION: At least one of first and second assist wears 2a, 2b, 2c that can be worn by a user based on the user information of the user himself / herself acquired by the input interface unit 200 and the walking information of the walking motion of the user 100. Corresponds to the first and third actuators 10h, 10f, 11h, 11f and the right side of the hip or ankle of the leg, which are placed on the hip joint of the leg or the part corresponding to the left side of the ankle and expand and contract by adjusting the fluid. The left side surface of the hip joint or ankle by independently controlling the fluid supply amount of each of the second and fourth actuators 10e, 10g, 11e, 11g which are arranged in the part where the fluid is adjusted and expand and contract by adjusting the fluid. The rigidity to be transmitted to the right side surface and the right side surface is changed by the rigidity control unit 24. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、ユーザが装着して歩行動作をアシストするときユーザの左側への転倒または右側への転倒が防止する歩行転倒防止装置、歩行転倒防止装置の制御装置及び制御方法、並びに、歩行転倒防止装置用制御プログラムに関する。   The present invention relates to a walking fall prevention device that prevents a user from falling to the left side or falling to the right side when assisting a walking motion when worn by the user, a control device and a control method for a walking fall prevention device, and a walking fall prevention The present invention relates to a device control program.

近年、パワーアシスト、高齢者又は障害者の動作補助、又は、リハビリ支援などを目的として人が装着するアシスト装置と呼ばれる機器が盛んに開発されるようになってきた。これらの機器は人が装着して動作するため、人と親和性の高い動作方法が求められる。一般的に人が関節を動作させる時、動作に必要な関節のトルクを発生させると同時に、拮抗した筋肉によって剛性を変化させていることがわかっている。そのため、人と親和性の高い動作方法として、人体に伝達する剛性を適切に設定可能な部材を用いる方法が知られている(例えば、特許文献1及び2参照。)。   In recent years, devices called assist devices worn by humans have been actively developed for the purpose of power assist, operation assistance for the elderly or disabled, or rehabilitation support. Since these devices operate by being worn by a person, an operation method having high affinity with the person is required. In general, it is known that when a person moves a joint, the joint torque necessary for the movement is generated, and at the same time, the stiffness is changed by the antagonistic muscles. Therefore, a method using a member capable of appropriately setting rigidity to be transmitted to the human body is known as an operation method having high affinity with a person (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開2015-2970号公報JP-A-2015-2970 特許5259553号公報Japanese Patent No. 5255553

特に人に装着して歩行補助を行う場合、人が安全に歩行を続けるためには歩行の動作方向である前後方向だけではなく、人の横方向すなわち人の左側及び右側の転倒を防止できることが望ましい。   Especially when wearing a person to assist walking, in order for the person to continue walking safely, not only the front-rear direction, which is the direction of walking, but also the person's lateral direction, that is, the person's left and right falls can be prevented. desirable.

しかし、一般的なアシスト装置においては、アシストが必要な方向、すなわち歩行の場合は、前後方向のアシスト方法のみが考えられていることが多い。   However, in a general assist device, only the assist method in the front-rear direction is often considered in the direction that requires assist, that is, in the case of walking.

本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、歩行中のユーザの左側への転倒及び右側への転倒が防止できる歩行転倒防止装置、歩行転倒防止装置の制御装置及び制御方法、並びに、歩行転倒防止装置用制御プログラムを提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and to prevent a user from falling to the left and falling to the right while walking, a walking and falling prevention device, a control device and a control method for a walking and falling prevention device, and walking The object is to provide a control program for a fall prevention device.

前記目的を達成するために、本発明の態様としては以下のように構成する。   In order to achieve the above object, the aspect of the present invention is configured as follows.

本発明の1つの態様によれば、ユーザの歩行時における転倒を防止する歩行転倒防止装置であって、
アシスト機構と、
前記アシスト機構の動作を制御する制御装置とを備え、
前記アシスト機構は、
前記ユーザの腰部に固定される腰部ベルトと膝上部に固定される膝上ベルトとを備える第1のアシストウェアと、
前記ユーザの足首上部に固定される足首上ベルトと足首下部に固定される足首下部ベルトとを備える第2のアシストウェアと、
前記ユーザの各脚の股関節の(例えば各太腿の)左側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第1アクチュエータと、
前記各脚の前記股関節の(例えば各太腿の)右側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第2アクチュエータと、
各脚の足首の左側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第3アクチュエータと、
前記各脚の前記足首の右側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第4アクチュエータとを備え、
前記制御装置は、
前記ユーザ自身のユーザ情報と前記ユーザの歩行動作の歩行情報とを取得する入力インターフェース部と、
前記入力インターフェース部で取得した前記ユーザ情報と前記歩行情報とに基づいて、前記第1〜第4アクチュエータをそれぞれ独立して前記それぞれの流体の供給量を制御することにより、前記股関節又は足首の左右方向、すなわち、左側面と前記右側面とにおける剛性(例えば剛性目標値)を変更するように制御する剛性制御部と
を備える、
歩行転倒防止装置を提供する。
According to one aspect of the present invention, there is provided a walking and falling prevention device that prevents a user from falling during walking.
An assist mechanism;
A control device for controlling the operation of the assist mechanism,
The assist mechanism is
First assist wear comprising a waist belt fixed to the user's waist and an upper knee belt fixed to the upper knee;
Second assist wear comprising an ankle upper belt fixed to the user's upper ankle and an ankle lower belt fixed to the lower ankle;
It is arranged at the portion corresponding to the left side of the hip joint (for example, each thigh) of each leg of the user, and is connected to the ends of the waist belt and the above-knee belt, and expands and contracts by adjusting the fluid. A first actuator;
It is arranged at a portion corresponding to the right side surface of the hip joint (for example, each thigh) of each leg, and is connected to ends of the waist belt and the above-knee belt, and expands and contracts by adjusting fluid. Two actuators;
A third actuator disposed at a portion corresponding to the left side surface of the ankle of each leg, connected to ends of the upper ankle belt and the lower ankle belt, and expands and contracts by adjusting fluid;
A fourth actuator disposed at a portion corresponding to the right side surface of the ankle of each leg, connected to ends of the ankle upper belt and the ankle lower belt, and extending and contracting by adjusting fluid;
The controller is
An input interface unit for acquiring user information of the user and walking information of the user's walking motion;
Based on the user information acquired by the input interface unit and the walking information, the first to fourth actuators are independently controlled to control the supply amount of the respective fluids, whereby the hip joint or the ankle A rigidity control unit that controls to change the direction, that is, the rigidity (for example, the rigidity target value) in the left side surface and the right side surface,
A device for preventing walking from falling is provided.

これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばCD−ROM(Compact Disc−Read Only Memory)などの不揮発性の記録媒体を含む。   These comprehensive or specific aspects may be realized by a system, a method, an integrated circuit, a computer program, or a computer-readable recording medium, and an apparatus, a system, a method, an integrated circuit, a computer program, and a computer-readable medium. You may implement | achieve with arbitrary combinations of a recording medium. The computer-readable recording medium includes a non-volatile recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory).

本発明の前記態様によれば、ユーザ情報と歩行情報に基づいて歩行中のユーザの左側への転倒または右側への転倒が防止できる。歩行中のユーザの左側への転倒または右側への転倒が防止できる。本開示の一態様の付加的な恩恵及び有利な点は本明細書及び図面から明らかとなる。この恩恵及び/又は有利な点は、本明細書及び図面に開示した様々な態様及び特徴により個別に提供され得るものであり、その1以上を得るために全てが必要ではない。   According to the aspect of the present invention, it is possible to prevent the user who is walking from falling to the left side or falling to the right side based on the user information and the walking information. The user can be prevented from falling to the left side or falling to the right side while walking. Additional benefits and advantages of one aspect of the present disclosure will become apparent from the specification and drawings. This benefit and / or advantage may be provided individually by the various aspects and features disclosed in the specification and drawings, and not all are required to obtain one or more thereof.

本発明の実施形態における歩行転倒防止装置のアシストパンツのアクチュエータの配置を示す図。The figure which shows arrangement | positioning of the actuator of the assist pants of the walking fall prevention apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における歩行転倒防止装置の制御装置及び制御対象を示すブロック図。The block diagram which shows the control apparatus and control object of the walking fall prevention apparatus in embodiment of this invention. 実施形態における弾性体アクチュエータの一例である空気圧アクチュエータの構造及び動作を示す図。The figure which shows the structure and operation | movement of a pneumatic actuator which is an example of the elastic body actuator in embodiment. 本発明の実施形態におけるユーザ情報入力部の一例であるタッチパネルの表示の一例を示す図。The figure which shows an example of the display of the touchscreen which is an example of the user information input part in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるフットセンサの配置の一例を示す図。The figure which shows an example of arrangement | positioning of the foot sensor in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における歩行周期を示す図。The figure which shows the walk cycle in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における疲労推定部の動作の一例を示す図。The figure which shows an example of operation | movement of the fatigue estimation part in embodiment of this invention. ユーザの身体における前額面と矢状面とを示す斜視図。The perspective view which shows the frontal face and sagittal surface in a user's body. 本発明の実施形態におけるアシスト強度決定部の動作の一例を示す図。The figure which shows an example of operation | movement of the assist intensity | strength determination part in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるアシスト強度決定部の動作の一例を示す図。The figure which shows an example of operation | movement of the assist intensity | strength determination part in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるアシスト強度決定部の動作の一例を示す図。The figure which shows an example of operation | movement of the assist intensity | strength determination part in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるアシスト強度決定部の動作の一例を示す図。The figure which shows an example of operation | movement of the assist intensity | strength determination part in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるアシスト強度決定部の動作の一例を示す図。The figure which shows an example of operation | movement of the assist intensity | strength determination part in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるタイミング判別部の動作の一例を示す図。The figure which shows an example of operation | movement of the timing discrimination | determination part in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における剛性目標値出力部の動作の一例を示す図。The figure which shows an example of operation | movement of the rigidity target value output part in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における剛性の目標値決定結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the rigidity target value determination result in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における空気圧アクチュエータの配置を示す図。The figure which shows arrangement | positioning of the pneumatic actuator in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における各アクチュエータの目標弾性係数のタイミングチャートの一例を示す図。The figure which shows an example of the timing chart of the target elastic modulus of each actuator in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における空気圧アクチュエータの位置関係を示す図。The figure which shows the positional relationship of the pneumatic actuator in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるアシストシステムの概要を示す図。The figure which shows the outline | summary of the assist system in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるアシストパンツ内のアクチュエータの配置を示す図。The figure which shows arrangement | positioning of the actuator in the assist pants in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における股関節及び足首関節のトルクの一例を示す図。The figure which shows an example of the torque of the hip joint and the ankle joint in embodiment of this invention.

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described before detailed description of embodiments of the present invention with reference to the drawings.

本発明の第1の態様によれば、ユーザの歩行時における転倒を防止する歩行転倒防止装置であって、
アシスト機構と、
前記アシスト機構の動作を制御する制御装置とを備え、
前記アシスト機構は、
前記ユーザの腰部に固定される腰部ベルトと膝上部に固定される膝上ベルトとを備える第1のアシストウェアと、
前記ユーザの足首上部に固定される足首上ベルトと足首下部に固定される足首下部ベルトとを備える第2のアシストウェアと、
前記ユーザの各脚の股関節の(例えば各太腿の)左側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第1アクチュエータと、
前記各脚の前記股関節の(例えば各太腿の)右側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第2アクチュエータと、
各脚の足首の左側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第3アクチュエータと、
前記各脚の前記足首の右側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第4アクチュエータとを備え、
前記制御装置は、
前記ユーザ自身のユーザ情報と前記ユーザの歩行動作の歩行情報とを取得する入力インターフェース部と、
前記入力インターフェース部で取得した前記ユーザ情報と前記歩行情報とに基づいて、前記第1〜第4アクチュエータをそれぞれ独立して前記それぞれの流体の供給量を制御することにより、前記股関節又は足首の左右方向、すなわち、左側面と前記右側面とにおける剛性を変更するように制御する剛性制御部と
を備える、
歩行転倒防止装置を提供する。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a walking and falling prevention device for preventing a user from falling during walking,
An assist mechanism;
A control device for controlling the operation of the assist mechanism,
The assist mechanism is
First assist wear comprising a waist belt fixed to the user's waist and an upper knee belt fixed to the upper knee;
Second assist wear comprising an ankle upper belt fixed to the user's upper ankle and an ankle lower belt fixed to the lower ankle;
It is arranged at the portion corresponding to the left side of the hip joint (for example, each thigh) of each leg of the user, and is connected to the ends of the waist belt and the above-knee belt, and expands and contracts by adjusting the fluid. A first actuator;
It is arranged at a portion corresponding to the right side surface of the hip joint (for example, each thigh) of each leg, and is connected to ends of the waist belt and the above-knee belt, and expands and contracts by adjusting fluid. Two actuators;
A third actuator disposed at a portion corresponding to the left side surface of the ankle of each leg, connected to ends of the upper ankle belt and the lower ankle belt, and expands and contracts by adjusting fluid;
A fourth actuator disposed at a portion corresponding to the right side surface of the ankle of each leg, connected to ends of the ankle upper belt and the ankle lower belt, and extending and contracting by adjusting fluid;
The controller is
An input interface unit for acquiring user information of the user and walking information of the user's walking motion;
Based on the user information acquired by the input interface unit and the walking information, the first to fourth actuators are independently controlled to control the supply amount of the respective fluids, whereby the hip joint or the ankle Direction, i.e., a rigidity control unit that controls to change the rigidity on the left side and the right side,
A device for preventing walking from falling is provided.

前記第1の態様によれば、ユーザ情報と歩行情報に基づいて歩行中のユーザの左側への転倒または右側への転倒が防止できる。   According to the first aspect, the user can be prevented from falling to the left or to the right based on the user information and the walking information.

本発明の第2の態様によれば、前記第1〜第4のアクチュエータは、それぞれ、中空を有する管状弾性体であり、
前記剛性制御部で前記中空内へ供給される前記流体を加減することにより前記管状弾性体が伸縮し、
前記剛性制御部で前記中空内へ供給される前記流体の供給量を制御することにより前記管状弾性体の剛性を変更する、
第1の態様に記載の歩行転倒防止装置を提供する。
According to the second aspect of the present invention, each of the first to fourth actuators is a tubular elastic body having a hollow,
The tubular elastic body expands and contracts by adjusting the fluid supplied into the hollow by the rigidity control unit,
The rigidity of the tubular elastic body is changed by controlling the supply amount of the fluid supplied into the hollow by the rigidity controller.
A walking and tipping prevention device according to the first aspect is provided.

本発明の第3の態様によれば、前記剛性制御部で前記中空内へ供給される前記流体を加圧することにより前記管状弾性体を伸張し、前記中空内へ供給される前記流体を減圧することにより前記管状弾性体を収縮し、
前記剛性制御部で前記中空内へ供給される前記流体の前記供給量を所定値以上に維持することにより、前記管状弾性体の前記剛性を高め、
前記剛性制御部で前記中空内へ供給される前記流体の前記供給量を前記所定値未満に減少させることで、前記管状弾性体の前記剛性を低める、
第2の態様に記載の歩行転倒防止装置を提供する。
According to the third aspect of the present invention, the tubular elastic body is expanded by pressurizing the fluid supplied into the hollow by the rigidity control unit, and the fluid supplied into the hollow is decompressed. To shrink the tubular elastic body,
The rigidity of the tubular elastic body is increased by maintaining the supply amount of the fluid supplied into the hollow by the rigidity control unit at a predetermined value or more,
The rigidity of the tubular elastic body is reduced by reducing the supply amount of the fluid supplied into the hollow by the rigidity control unit to be less than the predetermined value.
A walking and tipping preventing device according to a second aspect is provided.

本発明の第4の態様によれば、前記入力インターフェース部は、前記ユーザの年齢、前記ユーザの前記脚のケガの状態、及び前記ユーザの疲労状態の情報のうちのいずれかを前記ユーザ情報として取得するユーザ情報入力部を備え、
前記剛性制御部は、前記ユーザ情報入力部で取得た前記ユーザ情報において、前記ユーザの前記年齢が高いほど、前記左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更し、前記脚のケガがあれば、前記左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更し、前記ユーザの疲労状態が大きいほど、前記左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更するように制御する、
第1〜3のいずれか1つの態様に記載の歩行転倒防止装置を提供する。
According to the fourth aspect of the present invention, the input interface unit may use, as the user information, any one of the age of the user, the state of injury of the leg of the user, and the fatigue state of the user. A user information input unit to acquire,
In the user information acquired by the user information input unit, the rigidity control unit changes the rigidity of the left side surface and the right side surface so as to increase as the age of the user increases. If there is, change to increase the rigidity on the left side and the right side, and increase the rigidity on the left side and the right side as the fatigue state of the user increases. Control,
A walking and tipping preventing device according to any one of the first to third aspects is provided.

前記第4の態様によれば、ユーザが歩行に対して支障がある状態である場合により剛性を高め、転倒防止効果を高めることができる歩行転倒防止装置を提供することができる。   According to the fourth aspect, it is possible to provide a walking and tipping preventing device that can increase rigidity and enhance the tipping prevention effect when the user is in a state that hinders walking.

本発明の第5の態様によれば、前記入力インターフェース部は、前記ユーザの歩行状態に関する情報を前記歩行情報として取得する歩行情報取得装置と、
前記歩行情報取得装置からの前記歩行情報を基に歩行周期情報を推定する歩行周期推定部と、
前記歩行周期推定部から出力されかつ前記ユーザの歩行時間を含む歩行周期情報から、前記ユーザ情報の例として、前記ユーザの経時的疲労度を推定する疲労度推定部とを備え、
前記剛性制御部は、前記疲労度推定部において前記ユーザの歩行時間が歩行時間用閾値より長いと判定された場合、前記左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更し、前記疲労度推定部で推定された前記ユーザの経時的疲労度が経時的疲労度用閾値より大きいと判定された場合、前記左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更するように制御する、
第1〜4のいずれか1つの態様に記載の歩行転倒防止装置を提供する。
According to the fifth aspect of the present invention, the input interface unit includes a walking information acquisition device that acquires information on the walking state of the user as the walking information;
A walking cycle estimation unit that estimates walking cycle information based on the walking information from the walking information acquisition device;
From the walking cycle information that is output from the walking cycle estimation unit and includes the walking time of the user, as an example of the user information, a fatigue level estimation unit that estimates the fatigue level of the user over time,
When the fatigue control unit determines that the walking time of the user is longer than the walking time threshold, the stiffness control unit changes the stiffness on the left side and the right side to increase, and the fatigue If the degree of fatigue of the user estimated by the degree estimation unit is determined to be greater than the threshold for fatigue over time, control is performed so that the rigidity on the left side and the right side is increased. ,
A walking and falling prevention device according to any one of the first to fourth aspects is provided.

前記第5の態様によれば、歩行時間が長くなったり又は経時的疲労が大きくなってユーザが転倒しやすい状態にあると判断した場合に、より剛性を高め、転倒防止効果を高めることができる歩行転倒防止装置を提供することができる。   According to the fifth aspect, when it is determined that the walking time is long or fatigue with time is large and the user is in a state of falling easily, the rigidity can be further increased and the fall prevention effect can be enhanced. A device for preventing walking from falling can be provided.

本発明の第6の態様によれば、前記入力インターフェース部は、前記ユーザの前記歩行情報を取得する歩行情報取得装置を備え、
前記剛性制御部は、前記歩行情報取得装置で取得した前記ユーザの前記歩行情報に基づいて、前記左側面と前記右側面とにおける剛性を変更するタイミングを制御する、
第1〜5の態様のいずれか1つに記載の歩行転倒防止装置を提供する。
According to a sixth aspect of the present invention, the input interface unit includes a walking information acquisition device that acquires the walking information of the user,
The stiffness control unit controls the timing of changing the stiffness in the left side surface and the right side surface based on the walking information of the user acquired by the walking information acquisition device.
A walking and falling prevention device according to any one of the first to fifth aspects is provided.

前記第6の態様によれば、適切なタイミングで剛性を高めることで通常の歩行を阻害しない歩行転倒防止装置を提供することができる。   According to the sixth aspect, it is possible to provide a walking fall prevention device that does not hinder normal walking by increasing rigidity at an appropriate timing.

本発明の第7の態様によれば、前記ユーザの前記歩行情報は、前記ユーザの歩行周期情報であり、
前記剛性制御部は、前記ユーザの前記歩行周期情報に基づいて、第1の剛性値よりも第2の剛性値を小さくするとともに、前記脚が接地する直前に前記第2の剛性値から前記第1の剛性値に変更して前記左側面と前記右側面とにおける剛性を大きくするように制御し、
ここで、前記第1の剛性値は、前記ユーザの前記脚が接地面に接触しているときの前記左側面と前記右側面とにおける剛性の大きさであり、前記第2の剛性値は、前記ユーザの前記脚が前記接地面に接触していないときの前記左側面と前記右側面とにおける剛性の大きさである、
第6の態様に記載の歩行転倒防止装置を提供する。
According to a seventh aspect of the present invention, the walking information of the user is walking cycle information of the user,
The stiffness control unit makes the second stiffness value smaller than the first stiffness value based on the walking cycle information of the user, and from the second stiffness value immediately before the leg contacts the ground. Control to increase the rigidity of the left side and the right side by changing the stiffness value to 1.
Here, the first stiffness value is a magnitude of stiffness in the left side surface and the right side surface when the leg of the user is in contact with the grounding surface, and the second stiffness value is The rigidity of the left side and the right side when the user's leg is not in contact with the ground plane.
A walking and tipping preventing device according to a sixth aspect is provided.

前記第7の態様によれば、ユーザの前記脚が前記接地面に接触するときには、接地直前から左側面と前記右側面とにおける剛性を大きくして、転倒防止効果を奏することができる。   According to the seventh aspect, when the user's leg comes into contact with the grounding surface, it is possible to increase the rigidity of the left side surface and the right side surface immediately before the grounding, thereby providing a fall prevention effect.

本発明の第8の態様によれば、前記ユーザの前記歩行情報は、前記ユーザの歩行周期情報であり、
前記剛性制御部は、前記ユーザの前記歩行周期情報に基づいて、予想される接地時の所定時間前に、遊脚期間におけるある所定期間より前の剛性値よりも剛性値を大きくするように制御し、
第6の態様に記載の歩行転倒防止装置を提供する。
According to an eighth aspect of the present invention, the walking information of the user is walking cycle information of the user,
The stiffness control unit controls the stiffness value to be larger than a stiffness value before a certain predetermined period in the swing leg period, based on the walking cycle information of the user, before a predetermined time at the time of expected ground contact. And
A walking and tipping preventing device according to a sixth aspect is provided.

前記第8の態様によれば、ユーザの前記脚が前記接地面に接触するときには、接地直前から左側面と前記右側面とにおける剛性を大きくして、転倒防止効果を奏することができる。   According to the eighth aspect, when the user's leg is in contact with the grounding surface, it is possible to increase the rigidity of the left side surface and the right side surface immediately before the grounding, thereby providing a fall prevention effect.

本発明の第9の態様によれば、前記ユーザの歩行情報は、前記ユーザの歩行周期情報であり、
前記剛性制御部は、前記ユーザの前記脚が前記接地面に接触する直前に、前記左側面と前記右側面とにおける剛性を前記剛性値よりも大きくした後、前記ユーザの前記歩行周期情報に基づいて、前記ユーザの前記脚が前記接地面から離れているときに、前記変更された前記左側面と前記右側面とにおける剛性を前記剛性値に戻すように制御し、
第8の態様に記載の歩行転倒防止装置を提供する。
According to a ninth aspect of the present invention, the user's walking information is the user's walking cycle information,
The rigidity control unit increases the rigidity of the left side surface and the right side surface from the rigidity value immediately before the leg of the user contacts the ground contact surface, and then based on the walking cycle information of the user. When the user's leg is away from the ground contact surface, control is performed so that the stiffness of the changed left side surface and the right side surface is returned to the stiffness value.
A walking and tipping preventing device according to an eighth aspect is provided.

前記第9の態様によれば、ユーザの前記脚が前記接地面から離れているときには左側面と前記右側面とにおける剛性を小さくすることにより、足の関節の動きを阻害しないようにすることができる。一方、ユーザの前記脚が前記接地面に接触するときには、接地直前から左側面と前記右側面とにおける剛性を大きくして、転倒防止効果を奏することができる。   According to the ninth aspect, when the user's leg is away from the grounding surface, the rigidity of the left side surface and the right side surface is reduced, so that the movement of the foot joint is not hindered. it can. On the other hand, when the user's leg is in contact with the grounding surface, it is possible to increase the rigidity of the left side surface and the right side surface immediately before the grounding, thereby providing a fall prevention effect.

本発明の第10の態様によれば、前記アシスト機構は、さらに、
前記アシストウェアの、前記ユーザの少なくとも前記1本の脚の前記股関節(例えば各太腿)又は前記足首の前面に対応する部分に配置されて、流体を加減することにより伸縮する第5アクチュエータと、
前記アシストウェアの、前記脚の前記股関節(例えば各太腿)又は前記足首の後面に対応する部分に配置され、流体を加減することにより伸縮する第6アクチュエータとを備え、
前記制御装置は、前記入力インターフェース部で取得した前記ユーザ情報と前記歩行情報とに基づいて、前記第5アクチュエータと前記第6アクチュエータとをそれぞれ独立して前記それぞれの流体の供給量を制御することにより、前記股関節又は前記足首の前後方向のアシスト力を変更するように制御する、
第1〜9の態様のいずれか1つに記載の歩行転倒防止装置を提供する。
According to a tenth aspect of the present invention, the assist mechanism further includes:
A fifth actuator of the assist wear that is disposed at a portion corresponding to the hip joint (for example, each thigh) or the front surface of the ankle of at least one leg of the user, and expands and contracts by adjusting fluid;
A sixth actuator that is disposed in a portion of the assist wear corresponding to the hip joint (for example, each thigh) of the leg or the rear surface of the ankle and expands and contracts by adjusting fluid;
The control device controls the supply amounts of the respective fluids independently for the fifth actuator and the sixth actuator based on the user information and the walking information acquired by the input interface unit. By controlling to change the assist force in the front-rear direction of the hip joint or the ankle,
A walking overturn prevention device according to any one of the first to ninth aspects is provided.

前記第10の態様によれば、前記第1〜第4アクチュエータで股関節又は前記足首の左側への転倒または右側への転倒防止を行いつつ、第5及び第6アクチュエータで歩行アシストも行うことができる。   According to the tenth aspect, while the first to fourth actuators prevent the hip joint or the ankle from falling to the left or to the right, the walking assist can be performed by the fifth and sixth actuators. .

本発明の第11の態様によれば、ユーザの腰部に固定される腰部ベルトと膝上部に固定される膝上ベルトとを備える第1のアシストウェアと、
前記ユーザの足首上部に固定される足首上ベルトと足首下部に固定される足首下部ベルトとを備える第2のアシストウェアと、
前記ユーザの少なくとも1本の脚の股関節の(例えば各太腿の)左側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第1アクチュエータと、
前記脚の前記股関節の(例えば各太腿の)右側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第2アクチュエータと、
前記脚の足首の左側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第3アクチュエータと、
前記脚の前記足首の右側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第4アクチュエータとを備えるアシスト機構の動作を制御して、前記ユーザの歩行時における転倒を防止する歩行転倒防止装置の制御装置であって、
前記ユーザ自身のユーザ情報と前記ユーザの歩行動作の歩行情報とを取得する入力インターフェース部と、
前記入力インターフェース部で取得した前記ユーザ情報と前記歩行情報とに基づいて、前記第1〜第4アクチュエータをそれぞれ独立して前記それぞれの流体の供給量を制御することにより、前記股関節又は足首の左側面と前記右側面とにおける剛性を変更するように制御する剛性制御部とを備える、
歩行転倒防止装置の制御装置を提供する。
According to an eleventh aspect of the present invention, a first assist wear comprising a waist belt fixed to a user's waist and an above-knee belt fixed to an upper knee;
Second assist wear comprising an ankle upper belt fixed to the user's upper ankle and an ankle lower belt fixed to the lower ankle;
It is arranged at a portion corresponding to the left side surface (for example, each thigh) of the hip joint of at least one leg of the user, and is connected to the end portions of the waist belt and the above-knee belt to adjust fluid. A first actuator that expands and contracts by
A second part of the leg corresponding to the right side of the hip joint (for example, each thigh) is connected to the ends of the waist belt and the knee belt and expands and contracts by adjusting fluid. An actuator,
A third actuator disposed at a portion corresponding to a left side surface of the ankle of the leg, connected to ends of the upper ankle belt and the lower ankle belt, and expands and contracts by adjusting fluid;
Assist mechanism comprising a fourth actuator disposed on a portion of the leg corresponding to the right side surface of the ankle and connected to ends of the ankle upper belt and the ankle lower belt and extending and contracting by adjusting fluid. A control device for a walking and falling prevention device that controls the movement of the user and prevents the user from falling when walking.
An input interface unit for acquiring user information of the user and walking information of the user's walking motion;
Based on the user information and the walking information acquired by the input interface unit, the first to fourth actuators are independently controlled to control the amount of fluid supplied to the left side of the hip joint or ankle. A rigidity control unit that controls to change the rigidity of the surface and the right side surface,
Provided is a control device for a walking and tipping prevention device.

前記第11の態様によれば、ユーザに装着して歩行アシストを行うアシスト装置において、ユーザ情報と歩行情報とに基づいて歩行中のユーザの左側への転倒または右側への転倒が防止できる。   According to the eleventh aspect, in the assist device that is attached to the user and performs walking assist, the user can be prevented from falling to the left side or to the right side while walking based on the user information and the walking information.

本発明の第12の態様によれば、ユーザの腰部に固定される腰部ベルトと膝上部に固定される膝上ベルトとを備える第1のアシストウェアと、
前記ユーザの足首上部に固定される足首上ベルトと足首下部に固定される足首下部ベルトとを備える第2のアシストウェアと、
前記ユーザの少なくとも1本の脚の股関節の(例えば各太腿の)左側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第1アクチュエータと、
前記脚の前記股関節の(例えば各太腿の)右側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第2アクチュエータと、
前記脚の足首の左側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第3アクチュエータと、
前記脚の前記足首の右側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第4アクチュエータとを備えるアシスト機構の動作を制御して、前記ユーザの歩行時における転倒を防止する歩行転倒防止装置の制御方法であって、
前記ユーザ自身のユーザ情報と前記ユーザの歩行動作の歩行情報とを入力インターフェース部で取得し、
前記入力インターフェース部で取得した前記ユーザ情報と前記歩行情報とに基づいて、前記第1〜第4アクチュエータをそれぞれ独立して前記それぞれの流体の供給量を制御することにより、前記股関節又は足首の左側面と前記右側面とにおける剛性を変更するように剛性制御部で制御する、
歩行転倒防止装置の制御方法を提供する。
According to a twelfth aspect of the present invention, a first assist wear comprising a waist belt fixed to a user's waist and an above-knee belt fixed to an upper knee;
Second assist wear comprising an ankle upper belt fixed to the user's upper ankle and an ankle lower belt fixed to the lower ankle;
It is arranged at a portion corresponding to the left side surface (for example, each thigh) of the hip joint of at least one leg of the user, and is connected to the end portions of the waist belt and the above-knee belt to adjust fluid. A first actuator that expands and contracts by
A second part of the leg corresponding to the right side of the hip joint (for example, each thigh) is connected to the ends of the waist belt and the knee belt and expands and contracts by adjusting fluid. An actuator,
A third actuator disposed at a portion corresponding to a left side surface of the ankle of the leg, connected to ends of the upper ankle belt and the lower ankle belt, and expands and contracts by adjusting fluid;
Assist mechanism comprising a fourth actuator disposed on a portion of the leg corresponding to the right side surface of the ankle and connected to ends of the ankle upper belt and the ankle lower belt and extending and contracting by adjusting fluid. The control method of the walking and falling prevention device for controlling the movement of the user to prevent the user from falling during walking,
Acquiring the user information of the user himself and the walking information of the user's walking motion in the input interface unit,
Based on the user information and the walking information acquired by the input interface unit, the first to fourth actuators are independently controlled to control the amount of fluid supplied to the left side of the hip joint or ankle. The rigidity control unit controls the rigidity of the surface and the right side to be changed.
Provided is a method for controlling a walking and falling prevention device.

前記第12の態様によれば、ユーザに装着して歩行アシストを行うアシスト装置において、ユーザ情報と歩行情報とに基づいて歩行中のユーザの左側への転倒または右側への転倒が防止できる。   According to the twelfth aspect, in the assist device that is attached to the user and performs walking assist, the user can be prevented from falling to the left side or to the right side while walking based on the user information and the walking information.

本発明の第13の態様によれば、ユーザの腰部に固定される腰部ベルトと膝上部に固定される膝上ベルトとを備える第1のアシストウェアと、
前記ユーザの足首上部に固定される足首上ベルトと足首下部に固定される足首下部ベルトとを備える第2のアシストウェアと、
前記ユーザの少なくとも1本の脚の股関節の(例えば各太腿の)左側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第1アクチュエータと、
前記脚の前記股関節の(例えば各太腿の)右側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第2アクチュエータと、
前記脚の足首の左側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第3アクチュエータと、
前記脚の前記足首の右側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第4アクチュエータとを備えるアシスト機構の動作を制御して、前記ユーザの歩行時における転倒を防止する歩行転倒防止装置の制御プログラムであって、
コンピュータを、
前記ユーザ自身のユーザ情報と前記ユーザの歩行動作の歩行情報とを取得する情報取得部と、
前記情報取得部で取得した前記ユーザ自身のユーザ情報と前記ユーザの歩行動作の歩行情報とに基づいて、前記第1〜第4アクチュエータをそれぞれ独立して前記それぞれの流体の供給量を制御することにより、前記股関節又は足首の左側面と前記右側面とにおける剛性を変更するように制御する剛性制御部として機能させるための歩行転倒防止装置の制御プログラムを提供する。
According to a thirteenth aspect of the present invention, first assist wear comprising a waist belt fixed to the user's waist and an above-knee belt fixed to the upper knee;
Second assist wear comprising an ankle upper belt fixed to the user's upper ankle and an ankle lower belt fixed to the lower ankle;
It is arranged at a portion corresponding to the left side surface (for example, each thigh) of the hip joint of at least one leg of the user, and is connected to the end portions of the waist belt and the above-knee belt to adjust fluid. A first actuator that expands and contracts by
A second part of the leg corresponding to the right side of the hip joint (for example, each thigh) is connected to the ends of the waist belt and the knee belt and expands and contracts by adjusting fluid. An actuator,
A third actuator disposed at a portion corresponding to a left side surface of the ankle of the leg, connected to ends of the upper ankle belt and the lower ankle belt, and expands and contracts by adjusting fluid;
Assist mechanism comprising a fourth actuator disposed on a portion of the leg corresponding to the right side surface of the ankle and connected to ends of the ankle upper belt and the ankle lower belt and extending and contracting by adjusting fluid. Is a control program for a walking and tipping prevention device that prevents the user from falling when walking.
Computer
An information acquisition unit that acquires the user information of the user and the walking information of the walking motion of the user;
Based on the user information of the user himself / herself acquired by the information acquisition unit and the walking information of the user's walking motion, the first to fourth actuators are controlled independently from each other. Thus, a control program for the walking and tipping prevention device for functioning as a rigidity control unit that controls to change the rigidity of the left side surface and the right side surface of the hip joint or ankle is provided.

前記第13の態様によれば、ユーザに装着して歩行アシストを行うアシスト装置において、ユーザ情報と歩行情報とに基づいて歩行中のユーザの左側への転倒または右側への転倒が防止できる。   According to the thirteenth aspect, in the assist device that is attached to the user and performs walking assist, the user can be prevented from falling to the left side or to the right side while walking based on the user information and the walking information.

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

(実施形態)
図1は、本発明の1つの実施形態にかかる歩行転倒防止装置の一例としてのアシストシステム1の概要を示す図である。図2は、アシストシステム1の制御装置3及び制御対象を示すブロック図である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an assist system 1 as an example of a walking and falling prevention device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating the control device 3 and the control target of the assist system 1.

アシストシステム1は、ユーザ100の歩行時における転倒を防止する装置であって、ユーザ100が装着するアシスト機構2と、アシスト機構2の動作を制御する制御装置3とを備えている。   The assist system 1 is a device that prevents the user 100 from overturning while walking, and includes an assist mechanism 2 worn by the user 100 and a control device 3 that controls the operation of the assist mechanism 2.

アシスト機構2は、ユーザ100の下半身の少なくとも一部に装着されるアシストウェア例えばアシストパンツ2a又はアシストアンクルバンド2b,2c、又は、それらのいずれかとアシストソックス2j,2kとの組み合わせ、又は、アシストパンツ2aとアシストアンクルバンド2b,2cとアシストソックス2j,2kとの組み合わせなどと、アシストパンツ用アクチュエータ又はアシストアンクルバンド用アクチュエータとで構成されている。アシストパンツ用アクチュエータは第1のアシストウェアの例として機能し、アシストアンクルバンド用アクチュエータは第2のアシストウェアの例として機能する。   The assist mechanism 2 may be assist wear worn on at least a part of the lower body of the user 100, for example, assist pants 2a or assist ankle bands 2b, 2c, or a combination of any of them and assist socks 2j, 2k, or assist pants. 2a, assist ankle bands 2b, 2c and assist socks 2j, 2k, and the like, and an assist pants actuator or an assist ankle band actuator. The assist pants actuator functions as an example of first assist wear, and the assist ankle band actuator functions as an example of second assist wear.

アシストパンツ2aは、ユーザ100が下半身に着脱可能に装着するアシストパンツ本体2dと、腰部ベルト4と、左右の膝上ベルト5a、5bと、少なくとも腿アクチュエータ10(10e,10f,10g,10h)とを備えている。制御装置3は、各腿アクチュエータ10に供給する流体の供給量を加減することにより各腿アクチュエータ10の伸縮をそれぞれ動作制御している。   The assist pants 2a includes an assist pant body 2d that the user 100 detachably attaches to the lower body, a waist belt 4, left and right knee belts 5a and 5b, and at least thigh actuators 10 (10e, 10f, 10g, and 10h). It has. The control device 3 controls the expansion and contraction of each thigh actuator 10 by adjusting the amount of fluid supplied to each thigh actuator 10.

腰部ベルト4は、アシストパンツ本体2dの上端縁に固定された、例えば布ベルトで構成されて、ユーザ100の腰部を着脱可能に拘束している。左右の膝上ベルト5a、5bは、アシストパンツ本体2dの左右の下端縁(裾)に固定された、例えば布ベルトで構成されて、ユーザ100の左右の膝部を着脱可能に拘束している。   The waist belt 4 is composed of, for example, a cloth belt fixed to the upper end edge of the assist pants main body 2d, and restrains the waist of the user 100 in a detachable manner. The left and right upper knee belts 5a and 5b are formed of, for example, cloth belts fixed to the left and right lower end edges (hems) of the assist pant body 2d, and detachably restrain the left and right knee portions of the user 100. .

各腿アクチュエータ10は、アシストパンツ本体2dの腰部ベルト4と左右の膝上ベルト5a、5bとの間に長手方向沿いに配置されている。具体的には、腿アクチュエータ10は、アシストパンツ本体2dにおいて、ユーザ100の右太腿外側(右太腿右側面)に対応する部分に配置された右太腿右側の腿アクチュエータ10eと、両太腿内側に対応する部分に配置された右太腿左側と左太腿右側との腿アクチュエータ10f、10gと、左太腿外側(左太腿左側面)に対応する部分に配置された左太腿左側の腿アクチュエータ10hとで構成されている。右太腿右側の腿アクチュエータ10eと左太腿右側の腿アクチュエータ10gとはそれぞれ第2アクチュエータの例として機能し、右太腿左側の腿アクチュエータ10fと左太腿左側の腿アクチュエータ10hとはそれぞれ第1アクチュエータの例として機能する。   Each thigh actuator 10 is disposed along the longitudinal direction between the waist belt 4 of the assist pants main body 2d and the left and right knee belts 5a and 5b. Specifically, the thigh actuator 10 includes a thigh actuator 10e on the right side of the right thigh disposed in a portion corresponding to the outer side of the right thigh (right thigh right side surface) of the user 100 in the assist pants body 2d, The thigh actuators 10f and 10g of the right thigh left side and the left thigh right side arranged in the portion corresponding to the inside of the thigh, and the left thigh arranged in the portion corresponding to the left thigh outside (left thigh left side) It consists of a left thigh actuator 10h. The right thigh actuator 10e on the right thigh and the thigh actuator 10g on the right side of the left thigh function as examples of the second actuator, respectively, and the thigh actuator 10f on the left side of the right thigh and the thigh actuator 10h on the left side of the left thigh respectively It functions as an example of one actuator.

また、アシストアンクルバンド2b,2cには、ユーザ100が左右の足首に着脱可能に装着するアンクルバンド本体2g,2hと、左右の足首上ベルト6a、6bと、足首下ベルト7a、7bと、足首アクチュエータ11(11e,11f,11g,11h)とを備えている。制御装置3は、各足首アクチュエータ11を、腿アクチュエータ10とは独立して、それぞれ動作制御している。   The assist ankle bands 2b and 2c include ankle band main bodies 2g and 2h which are detachably attached to the left and right ankles, left and right ankle upper belts 6a and 6b, ankle lower belts 7a and 7b, and ankles. Actuator 11 (11e, 11f, 11g, 11h) is provided. The control device 3 controls the operation of each ankle actuator 11 independently of the thigh actuator 10.

左右の足首上ベルト6a、6bは、アンクルバンド本体2g,2hの上端縁に固定された、例えば布ベルトで構成されている。足首下ベルト7a、7bは、左右の足首の下端縁に固定された、例えば布ベルトで構成されている。左右の足首上ベルト6a、6bと足首下ベルト7a、7bとで、ユーザ100の左右の足首を着脱可能に拘束している。   The left and right ankle upper belts 6a and 6b are constituted by, for example, cloth belts fixed to upper end edges of the ankle band main bodies 2g and 2h. The ankle lower belts 7a and 7b are constituted by, for example, cloth belts fixed to the lower end edges of the left and right ankles. The left and right ankles of the user 100 are detachably restrained by the left and right ankle upper belts 6a and 6b and the ankle lower belts 7a and 7b.

各足首アクチュエータ11は、アンクルバンド本体2g,2hの左右の足首上ベルト6a、6bと足首下ベルト7a、7bとの間に長手方向沿いに配置されている。具体的には、足首アクチュエータ11は、ユーザ100の右足首側面に対応する部分に配置された右足右側の足首アクチュエータ11eと、両足首内側に対応する部分に配置された右足左側と左足右側との足首アクチュエータ11f、11gと、左足首側面に対応する部分に配置された左足左側の足首アクチュエータ11hとで構成されている。右足右側の足首アクチュエータ11eと左足右側の足首アクチュエータ11gとはそれぞれ第4アクチュエータの例として機能し、右足左側の足首アクチュエータ11fと左足左側の足首アクチュエータ11hとはそれぞれ第3アクチュエータの例として機能する。   Each ankle actuator 11 is disposed along the longitudinal direction between the left and right ankle upper belts 6a and 6b and the ankle lower belts 7a and 7b of the ankle band main bodies 2g and 2h. Specifically, the ankle actuator 11 includes an ankle actuator 11e on the right side of the right foot disposed in a portion corresponding to the side of the right ankle of the user 100, and a right foot left side and a left foot right side disposed in portions corresponding to the insides of both ankles. The ankle actuators 11f and 11g and an ankle actuator 11h on the left side of the left foot arranged at a portion corresponding to the side surface of the left ankle are configured. The right foot ankle actuator 11e and the left foot right ankle actuator 11g each function as an example of the fourth actuator, and the right foot left ankle actuator 11f and the left foot left ankle actuator 11h each function as an example of the third actuator.

右脚の外側と内側との腿アクチュエータ10eと10fとが拮抗の関係にあり、左脚の内側と外側との腿アクチュエータ10gと10hとが拮抗の関係にある。よって、制御装置3の動作制御により外側と内側との腿アクチュエータ10eと10fに対してそれぞれ独立して流体の供給量を制御して、拮抗関係のペアの右脚の外側と内側との腿アクチュエータ10eと10fとが、それぞれ引っ張り合うように駆動されることで、右脚の太腿に剛性及び右脚股関節の左右のトルクを発生することができる。また、制御装置3の動作制御により外側と内側との腿アクチュエータ10gと10hに対してそれぞれ独立して流体の供給量を制御して、拮抗関係のペアの左脚の内側と外側との腿アクチュエータ10gと10hとが、それぞれ引っ張り合うように駆動されることで、左脚の太腿に剛性及び左脚股関節の左右のトルクを発生することができる。   The thigh actuators 10e and 10f on the outside and inside of the right leg are in an antagonistic relationship, and the thigh actuators 10g and 10h on the inside and outside of the left leg are in an antagonistic relationship. Therefore, the fluid supply amount is controlled independently for the outer and inner thigh actuators 10e and 10f by the operation control of the control device 3, and the outer and inner thigh actuators of the right leg of the antagonistic pair. 10e and 10f are driven to pull each other, so that rigidity and right / left torque of the right leg hip joint can be generated in the thigh of the right leg. Further, by controlling the operation of the control device 3, the fluid supply amount is controlled independently for the outer and inner thigh actuators 10g and 10h, and the inner and outer thigh actuators of the left leg of the antagonistic pair By driving 10g and 10h so as to pull each other, rigidity can be generated in the thigh of the left leg and the left and right torques of the left leg hip joint.

足首アクチュエータ11も同様に、右足の外側と内側との足首アクチュエータ11eと11fとが拮抗の関係にあり、左足の内側と外側との足首アクチュエータ11gと11hとが拮抗の関係にある。よって、制御装置3の動作制御により、拮抗関係のペアの右足首アクチュエータ11eと11fとが、それぞれ引っ張り合うように駆動されることで、右足首関節の左右のトルクと剛性を発生することができる。また、制御装置3の動作制御により、拮抗関係のペアの左足首アクチュエータ11gと11hとが、それぞれ引っ張り合うように駆動されることで、左足首関節の左右のトルクと剛性を発生することができる。   Similarly, the ankle actuator 11 has an antagonistic relationship between the ankle actuators 11e and 11f on the outside and inside of the right foot, and the ankle actuators 11g and 11h on the inside and outside of the left foot have an antagonistic relationship. Therefore, the right ankle actuators 11e and 11f of the antagonistic pair are driven to pull each other by the operation control of the control device 3, so that the right and left torque and rigidity of the right ankle joint can be generated. . Further, the left and right actuators 11g and 11h of the antagonistic pair are driven to pull each other by the operation control of the control device 3, so that the left and right torque and rigidity of the left ankle joint can be generated. .

各腿アクチュエータ10及び各足首アクチュエータ11は、それぞれ、一例として、弾性体アクチュエータの一種である空気圧アクチュエータ80である。図3は空気圧アクチュエータ80の構造及び動作を示す。   Each thigh actuator 10 and each ankle actuator 11 is a pneumatic actuator 80 which is a kind of elastic body actuator, as an example. FIG. 3 shows the structure and operation of the pneumatic actuator 80.

空気圧アクチュエータ80は、図3に示すように、ゴム材料で構成された駆動部として機能する、中空を有する管状弾性体、すなわち、管状の中空弾性体81の外表面に、材料的には伸びにくい樹脂又は金属の繊維コードで網目状に編んだ変形方向規制部材82が配設される。変形方向規制部材82は、管状の中空弾性体81の膨張による半径方向の変形を規制し、半径方向と直交する軸方向の長さの収縮に変換する。その結果、管状の中空弾性体81の収縮による半径方向の変形が、規制されて軸方向の長さの膨張に変換されるように構成される。管状の中空弾性体81の両端部は、封止部材83でそれぞれ気密封止する。空気圧アクチュエータ80の一方の端部の封止部材83に備えられた管状の流体通過部材84は、内部に空気等の圧縮性流体が通過する流体の流路を有し、流体通過部材84を通して、中空の管状弾性体81の中空内部に対して流体の注入あるいは注出が可能となる。流体通過部材84を通じての空気等の圧縮性流体が、中空の管状弾性体81に供給される。なお、流体通過部材84は、空気圧アクチュエータ80の封止部材83の両方の端部にそれぞれ備えられていてもよい。   As shown in FIG. 3, the pneumatic actuator 80 functions as a drive unit made of a rubber material and has a hollow tubular elastic body, that is, it is difficult to extend to the outer surface of the tubular hollow elastic body 81 in terms of material. A deformation direction regulating member 82 knitted in a mesh shape with a resin or metal fiber cord is disposed. The deformation direction restricting member 82 restricts the deformation in the radial direction due to the expansion of the tubular hollow elastic body 81 and converts the deformation into a contraction in the axial direction perpendicular to the radial direction. As a result, the radial deformation due to the contraction of the tubular hollow elastic body 81 is restricted and converted into the expansion of the axial length. Both ends of the tubular hollow elastic body 81 are hermetically sealed with a sealing member 83. A tubular fluid passage member 84 provided in the sealing member 83 at one end of the pneumatic actuator 80 has a fluid flow path through which a compressible fluid such as air passes, and through the fluid passage member 84, The fluid can be injected or poured into the hollow interior of the hollow tubular elastic body 81. A compressible fluid such as air through the fluid passage member 84 is supplied to the hollow tubular elastic body 81. The fluid passage member 84 may be provided at both ends of the sealing member 83 of the pneumatic actuator 80, respectively.

供給された圧縮性流体により内圧を中空の管状弾性体81の内部空間に与えると、中空の管状弾性体81が主に半径方向に膨張しようとする。しかしながら、変形方向規制部材82の規制作用により、中空の管状弾性体81の中心軸方向の運動に変換され、全長が収縮するため、直動駆動の弾性体アクチュエータとして利用可能である。すなわち、制御装置3で中空内へ供給される流体を加圧することにより管状弾性体81を伸張し、中空内へ供給される流体を減圧することにより管状弾性体81を収縮するとともに、制御装置3で中空内へ供給される流体の供給量を所定値以上に維持することにより、管状弾性体81の剛性を高め、制御装置3で中空内へ供給される流体の供給量を所定値未満に減少させることで、管状弾性体81の剛性を低めるようにしている。   When an internal pressure is applied to the internal space of the hollow tubular elastic body 81 by the supplied compressive fluid, the hollow tubular elastic body 81 tends to expand mainly in the radial direction. However, it is converted into the movement of the hollow tubular elastic body 81 in the direction of the central axis by the restriction action of the deformation direction restricting member 82, and the entire length contracts, so that it can be used as a linear actuator elastic actuator. That is, the tubular elastic body 81 is expanded by pressurizing the fluid supplied into the hollow by the control device 3, and the tubular elastic body 81 is contracted by depressurizing the fluid supplied into the hollow. By maintaining the supply amount of the fluid supplied into the hollow at a predetermined value or more, the rigidity of the tubular elastic body 81 is increased, and the supply amount of the fluid supplied into the hollow by the control device 3 is reduced below the predetermined value. By doing so, the rigidity of the tubular elastic body 81 is lowered.

図2は、本発明の実施形態におけるアシストパンツ2a又はアシストアンクルバンド2b,2cの制御装置3及び制御対象であるアシストパンツ2a又はアシストアンクルバンド2b,2cのアクチュエータ10及び制御装置3に対する入力側の入力インターフェース部200を示すブロック図である。入力インターフェース部200は取得器と呼んでもよい。   FIG. 2 shows the control device 3 for the assist pants 2a or assist ankle bands 2b, 2c and the actuator 10 for the assist pants 2a or assist ankle bands 2b, 2c to be controlled and the control device 3 in the embodiment of the present invention. 3 is a block diagram showing an input interface unit 200. FIG. The input interface unit 200 may be called an acquisition unit.

制御装置3は、この実施形態では、一例として、一般的なマイクロコンピュータにより構成されており、制御装置3は、剛性制御部の一例として機能する前額剛性目標値出力部24を有する制御プログラム40と、ユーザ100自身に関するユーザ情報を取得する入力インターフェース部200とで構成されている。よって、制御装置3で中空内へ供給される流体を加減することにより、管状弾性体の腿アクチュエータ10又は足首アクチュエータ11が伸縮し、制御装置3で中空内へ供給される前記流体の供給量を制御することにより、管状弾性体の腿アクチュエータ10又は足首アクチュエータ11の剛性を変更する。   In this embodiment, the control device 3 is configured by a general microcomputer as an example, and the control device 3 has a forehead stiffness target value output unit 24 that functions as an example of the stiffness control unit. And an input interface unit 200 that acquires user information related to the user 100 itself. Therefore, by adjusting the fluid supplied into the hollow by the control device 3, the thigh actuator 10 or the ankle actuator 11 of the tubular elastic body expands and contracts, and the supply amount of the fluid supplied into the hollow by the control device 3 is increased. By controlling, the rigidity of the thigh actuator 10 or the ankle actuator 11 of the tubular elastic body is changed.

前額剛性目標値出力部24は、拮抗関係の腿アクチュエータ10又は足首アクチュエータ11にそれぞれ独立して圧縮性流体を給排して圧力を加減することにより、股関節又は足首のそれぞれの左側面と前記右側面との剛性を変更可能である。   The forehead stiffness target value output unit 24 supplies and discharges the compressive fluid independently to the antagonistic thigh actuator 10 or the ankle actuator 11 to increase or decrease the pressure, so that the left side surface of the hip joint or ankle The rigidity with the right side surface can be changed.

入力インターフェース部200は、ユーザ情報取得部の一例として機能するユーザ情報入力部12と、ユーザ100の歩行動作の歩行情報を取得する歩行情報取得装置の一例としてのフットセンサ8a,8bとを少なくとも備えている情報取得部の一例として機能している。具体的な例として、入力インターフェース部200は、入出力IF41と、ユーザ情報入力部12と、ユーザ100が歩行するときの歩行状態などに関する歩行情報を取得するフットセンサ8a、8bとを備えている。   The input interface unit 200 includes at least a user information input unit 12 that functions as an example of a user information acquisition unit, and foot sensors 8a and 8b as an example of a walking information acquisition device that acquires walking information of the walking motion of the user 100. It functions as an example of the information acquisition unit. As a specific example, the input interface unit 200 includes an input / output IF 41, a user information input unit 12, and foot sensors 8 a and 8 b that acquire walking information related to a walking state when the user 100 walks. .

入出力IF(インターフェース)41は、マイクロコンピュータのPCIバスなどの拡張スロットに接続された、例えば、D/Aボードと、A/Dボードと、カウンタボードとなどを備えるように構成されている。   The input / output IF (interface) 41 is configured to include, for example, a D / A board, an A / D board, a counter board, and the like connected to an expansion slot such as a PCI bus of a microcomputer.

制御装置3は、出力部の一例としての入出力IF41を介して、アクチュエータ10、11に制御信号を送る。また入力部としてフットセンサ8a、8bからの信号とユーザ情報入力部12からの情報とを入出力IF41を介してそれぞれ制御装置3が受け付ける。制御装置3は、具体的な例としては、歩行周期推定部20と、アシスト強度決定部21と、タイミング判別部23と、前額剛性目標値出力部24と、トルク目標値設定部25と、アクチュエータ設定値設定部26と、アクチュエータ制御部27と、矢状剛性目標値出力部28とで構成されている。   The control device 3 sends a control signal to the actuators 10 and 11 via an input / output IF 41 as an example of an output unit. The control device 3 receives signals from the foot sensors 8a and 8b and information from the user information input unit 12 as input units via the input / output IF 41, respectively. As a specific example, the control device 3 includes a walking cycle estimation unit 20, an assist strength determination unit 21, a timing determination unit 23, a forehead rigidity target value output unit 24, a torque target value setting unit 25, The actuator set value setting unit 26, the actuator control unit 27, and the sagittal rigidity target value output unit 28 are configured.

ユーザ情報入力部12は、一例として、アシストパンツ2a又はアシストアンクルバンド2b,2cに備えられた、又は、それらとは独立して構成されてユーザ100が使用する、例えばタッチパネル又はスマートフォンなどの携帯機器などで構成されている。ユーザ100は、使用前にユーザ情報入力部12を使用して、ユーザ100自身の年齢、障害度(例えば、脚のケガの状態)、及び/又は、疲労度(すなわち、疲労状態の情報)をユーザ情報の例としてアシスト強度決定部21に入力する。   As an example, the user information input unit 12 is provided in the assist pants 2a or the assist ankle bands 2b and 2c, or is configured independently of them and used by the user 100, for example, a portable device such as a touch panel or a smartphone. Etc. Prior to use, the user 100 uses the user information input unit 12 to determine the user's 100 age, degree of disability (eg, leg injury condition), and / or degree of fatigue (ie, information on fatigue state). An example of user information is input to the assist strength determination unit 21.

図4は、ユーザ情報入力部12の一例としてのタッチパネル12aでの表示及び動作を示した図である。   FIG. 4 is a diagram showing display and operation on the touch panel 12 a as an example of the user information input unit 12.

まず、ユーザ100は、初めに、タッチパネル12aにおいて、年齢の選択肢のボタンの中から1つ選び、「次へ」のボタンを押す。   First, the user 100 first selects one of the age selection buttons on the touch panel 12a, and presses the “Next” button.

次に、ケガ又は障害など歩行の問題があるかどうかについて、問題がある場合には、「右足のみ」か、「左足のみ」か、「両足」かのいずれか1つのボタンを選択し、「次へ」のボタンを押す。問題がない場合には、「特になし」のボタンを選択し、「次へ」のボタンを押す。   Next, if there is a problem of walking such as injury or obstacle, if there is a problem, select one of the buttons "Right foot only", "Left foot only", or "Both feet" Press the “Next” button. If there is no problem, select the “None” button and press the “Next” button.

最後に、現在(すなわち、アシストする前)の疲労度を選択し、「完了」のボタンを押す。ここでの疲労度の一例としては、「元気」、「少し疲れている」、「歩きたくない程」のボタンのうちのいずれか1つのボタンを選択する。   Finally, select the current fatigue level (ie, before assisting) and press the “Done” button. As an example of the fatigue level here, one of the buttons of “Energetic”, “A little tired”, and “Unlike to walk” is selected.

図4の例では、選択していないボタンにハッチングを施し、選択したボタンは白いままとして表すように、年齢は「60代」のボタン、歩行の問題は「特になし」のボタン、疲労度は「少し疲れている」のボタンを選択している。   In the example of FIG. 4, the buttons that are not selected are hatched, and the selected buttons are displayed as white, so that the age is a “60s” button, the walking problem is a “nothing special” button, and the fatigue level is The button “I am a little tired” is selected.

ユーザ情報入力部12は、このようにして選択した選択肢の情報のすべてを、ユーザ情報として入出力IF41を介して、アシスト強度決定部21に出力する。詳しくは、後述するが、前額剛性目標値出力部24は、アシスト強度決定部21を介してユーザ情報入力部12から取得したユーザ100の情報とフットセンサ8a,8bからの歩行情報とに基づいて、左側面と前記右側面とにおける剛性を変更することになる。   The user information input unit 12 outputs all of the information on the options selected in this way to the assist strength determination unit 21 via the input / output IF 41 as user information. As will be described in detail later, the forehead stiffness target value output unit 24 is based on the information of the user 100 acquired from the user information input unit 12 via the assist strength determination unit 21 and the walking information from the foot sensors 8a and 8b. Thus, the rigidity on the left side and the right side is changed.

また、フットセンサ8a、8bは、アシストパンツ2aに備えられている。具体的には、フットセンサ8a、8bは、アシストソックス2j,2kの足裏面などに備えられている。フットセンサ8a、8bは、ユーザ100の両足の接地状態を、歩行状態に関する情報である歩行情報としてそれぞれ検出して、入出力IF41を介して歩行周期推定部20に接地状態情報を歩行情報の一例として出力する。フットセンサ8a、8bをアシストシステム1に備える場合には、フットセンサ8a、8bを設けたアシストソックス2j,2kを、アシストパンツ2a又はアシストアンクルバンド2b,2cとは別個に備えるか、アシストアンクルバンド2b,2cと一体的にアシストソックス2j,2kを備えることができる。   Moreover, the foot sensors 8a and 8b are provided in the assist pants 2a. Specifically, the foot sensors 8a and 8b are provided on the bottom surfaces of the assist socks 2j and 2k. The foot sensors 8a and 8b respectively detect the ground contact state of both feet of the user 100 as walking information that is information related to the walking state, and the ground state information is an example of walking information to the walking cycle estimation unit 20 via the input / output IF 41. Output as. When the foot sensors 8a and 8b are provided in the assist system 1, the assist socks 2j and 2k provided with the foot sensors 8a and 8b are provided separately from the assist pants 2a or the assist ankle bands 2b and 2c, or the assist ankle band. Assist socks 2j and 2k can be provided integrally with 2b and 2c.

図5は左足のアシストソックス2kの足裏面の多数のフットセンサ8bの配置の一例を示す図である。右足のアシストソックス2jの足裏面にも、図5の左足と同様に、多数のフットセンサ8aが配置されている。   FIG. 5 is a view showing an example of the arrangement of a number of foot sensors 8b on the back surface of the left foot assist socks 2k. A number of foot sensors 8a are arranged on the back surface of the assist socks 2j for the right foot as well as the left foot in FIG.

フットセンサ8a、8bとしては、左足のみでL1〜L26までの26個が配置され、右足には対称に同じくR1〜R26までの26個が配置されており(図示せず)、フットセンサ8a、8bの配置されている部分が接地面と接地していると、フットセンサ8a、8bからONの信号がそれぞれ出力され、フットセンサ8a、8bの配置されている部分が接地していないと、フットセンサ8a、8bからOFFの信号がそれぞれ出力される。52個のフットセンサ8a、8bの識別情報と52個のフットセンサ8a、8bのON/OFFの情報とのすべてをまとめて、接地状態情報と呼ぶ。接地状態情報とは、フットセンサ8a、8bの識別情報とフットセンサ8a、8bのON/OFFの情報とを含むため、例えば、足の踵が接地しているか否かの情報などが抽出可能となっている。   As the foot sensors 8a and 8b, 26 pieces from L1 to L26 are arranged only on the left foot, and 26 pieces from R1 to R26 are arranged symmetrically on the right foot (not shown), and the foot sensor 8a, When the portion where 8b is disposed is in contact with the ground plane, the ON signals are output from the foot sensors 8a and 8b, respectively, and when the portion where the foot sensors 8a and 8b are disposed are not grounded, An OFF signal is output from each of the sensors 8a and 8b. All the identification information of the 52 foot sensors 8a and 8b and the ON / OFF information of the 52 foot sensors 8a and 8b are collectively referred to as ground contact state information. Since the ground contact state information includes identification information of the foot sensors 8a and 8b and ON / OFF information of the foot sensors 8a and 8b, for example, information on whether or not the foot heel is grounded can be extracted. It has become.

歩行周期推定部20は、歩行情報取得装置の一例としてのフットセンサ8a,8bからの歩行情報を基に歩行周期情報を推定する。具体的には、歩行周期推定部20には、フットセンサ8a、8bからの左右の足の接地状態情報が、それぞれ入出力IF41を介して入力される。歩行周期推定部20は、フットセンサ8a、8bからの接地状態情報に基づき、アシストパンツ2a又はアシストアンクルバンド2b,2cを着用しているユーザ100の歩行周期を算出する。一例として、図6に示すように、歩行周期推定部20は、右足の踵接地時を歩行周期が0%として、左足が接地面から完全に離れた時を歩行周期が10%であり、右足の踵が接地面から離れた時を歩行周期が30%であり、左足踵の接地時が歩行周期が50%であり、右足が接地面から完全に離れた時を歩行周期が60%であり、左足踵が接地面から離れた時を歩行周期が80%であり、右足踵が再び接地した時を歩行周期が100%=0%であると、それぞれ定義する。一般的に、歩行周期が0%〜60%、すなわち足が一部でも接地している期間を立脚期(Stance Phase)と呼び、歩行周期が60%〜100%、すなわち足が全く接地していない期間を遊脚期(Swing Phase)と呼ぶ。そして、歩行周期推定部20は、ユーザ100の歩行が現時点で何%の状態にあるかの情報とユーザ100の歩行時間とを、歩行周期情報として、タイミング判別部23と、トルク目標値設定部25と、矢状剛性目標値出力部28と、疲労度推定部29とにそれぞれ出力する。   The walking cycle estimation unit 20 estimates walking cycle information based on walking information from foot sensors 8a and 8b as an example of a walking information acquisition device. Specifically, the ground contact state information of the left and right feet from the foot sensors 8a and 8b is input to the walking cycle estimation unit 20 via the input / output IF 41, respectively. The walking cycle estimation unit 20 calculates the walking cycle of the user 100 wearing the assist pants 2a or the assist ankle bands 2b, 2c based on the ground contact state information from the foot sensors 8a, 8b. As an example, as shown in FIG. 6, the walking cycle estimation unit 20 sets the walking cycle to 0% when the right foot is in contact with the heel, and the walking cycle is 10% when the left foot is completely separated from the ground surface. The walking cycle is 30% when the heel is away from the ground surface, the walking cycle is 50% when the left footpad is grounded, and the walking cycle is 60% when the right foot is completely separated from the ground surface. The walking cycle is defined as 80% when the left footpad is separated from the ground surface, and the walking cycle is defined as 100% = 0% when the right footpad is grounded again. In general, the period when the walking cycle is 0% to 60%, that is, even when the foot is partly grounded is called the stance phase, and the walking cycle is 60% to 100%, that is, the foot is completely grounded. The period when there is no period is called the swing phase. Then, the walking cycle estimation unit 20 uses the timing determination unit 23 and the torque target value setting unit as information on how many percent the user 100 is currently walking and the walking time of the user 100 as walking cycle information. 25, the sagittal stiffness target value output unit 28, and the fatigue level estimation unit 29.

疲労度推定部29は、歩行周期推定部20から出力されかつユーザ100の歩行時間を含む歩行周期情報から、ユーザ100の経時的疲労度を推定し、ユーザ情報の別の例としてアシスト強度決定部21に出力する。   The fatigue level estimation unit 29 estimates the fatigue level of the user 100 over time from the walking cycle information that is output from the walking cycle estimation unit 20 and includes the walking time of the user 100, and as another example of user information, an assist strength determination unit To 21.

制御装置3は、疲労度推定部29においてユーザ100の歩行時間が閾値より長いと判定された場合、左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更し、疲労度推定部29で推定されたユーザ100の経時的疲労度が経時的疲労度用閾値より大きいと判定された場合、左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更するように制御する。具体的には、疲労度推定部29では、例えば、以下のようにして経時的疲労度を推定する。   When the fatigue level estimation unit 29 determines that the walking time of the user 100 is longer than the threshold value, the control device 3 changes the stiffness on the left side surface and the right side surface so as to increase, and the fatigue level estimation unit 29 estimates it. When it is determined that the user's 100 degree of fatigue over time is greater than the threshold for time-dependent fatigue, control is performed so as to change the rigidity on the left side and the right side. Specifically, the fatigue level estimation unit 29 estimates the fatigue level over time as follows, for example.

まず、歩行周期情報から、歩行周期が0%になった回数を疲労度推定部29で数える。そして、それを、例えば5分間集計した情報を内部記憶部(図示せず)に疲労度推定部29で記録する。これにより、5分間の歩数が疲労度推定部29で記録される。次に、この5分間の歩数の計時変化を疲労度推定部29で計算し、ユーザ100が歩き始めた時の5分間の歩数に比べて、ユーザ100が歩き始めた時の5分間以降の5分間の中で、予め決めておいた歩行時間用閾値以上の減少率を有する5分間があれば、当該5分間は「疲労」の区間であると疲労度推定部29で判定する。   First, the fatigue level estimation unit 29 counts the number of times that the walking cycle is 0% from the walking cycle information. Then, for example, information totaled for 5 minutes is recorded in the internal storage unit (not shown) by the fatigue level estimation unit 29. Thereby, the number of steps for 5 minutes is recorded by the fatigue level estimation unit 29. Next, the time change in the number of steps for 5 minutes is calculated by the fatigue level estimation unit 29, and compared with the number of steps for 5 minutes when the user 100 starts walking, the 5th and after 5 minutes when the user 100 starts walking If there is 5 minutes having a reduction rate equal to or greater than a predetermined threshold for walking time in the minute, the fatigue level estimation unit 29 determines that the 5 minute is a “fatigue” section.

図7は、疲労度推定部29において歩行周期情報から求める疲労度の一例を示す図である。歩き始めの5分間の歩数を100%として、100%〜90%の間である「A」の区間は、疲労度ポイント「0」と疲労度推定部29で判定する。次に、90%〜75%の間である「B」の区間は、疲労度ポイント「10」と疲労度推定部29で判定する。次に、75%以下となる「C」の区間は、疲労度ポイント「20」と疲労度推定部29で判定する。次に、歩き始めからの歩行時間が歩行時間用閾値の一例として「1時間」を超えたら、疲労度ポイントとして「5」を疲労度推定部29で加算し、歩き始めからの歩行時間が歩行時間用閾値の別の例として「2時間」を超えたら、疲労度ポイントとして「10」を疲労度推定部29で加算する。疲労度推定部29は、これらの合計の経時的疲労度のポイントを、ユーザ経時的疲労度としてアシスト強度決定部21に出力する。例えば、歩き始めからの歩行時間が2時間を超えたとき、「C」の区間は、疲労度ポイント「20」に疲労度ポイントとして「10」を疲労度推定部29で加算した、合計「30」の疲労度ポイントをユーザ経時的疲労度として、疲労度推定部29からアシスト強度決定部21に出力する。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the fatigue level obtained from the walking cycle information in the fatigue level estimation unit 29. The section of “A” that is between 100% and 90% is determined by the fatigue level point “0” by the fatigue level estimation unit 29 with the number of steps for 5 minutes at the beginning of walking as 100%. Next, a section “B” that is between 90% and 75% is determined by the fatigue point “10” and the fatigue level estimation unit 29. Next, the section of “C” that is 75% or less is determined by the fatigue level point “20” and the fatigue level estimation unit 29. Next, when the walking time from the start of walking exceeds “1 hour” as an example of the threshold for walking time, the fatigue level estimation unit 29 adds “5” as a fatigue point, and the walking time from the start of walking is walking. As another example of the time threshold, when “2 hours” is exceeded, “10” is added as a fatigue point by the fatigue estimation unit 29. The fatigue level estimation unit 29 outputs the points of the total fatigue level with time to the assist strength determination unit 21 as the user time level fatigue level. For example, when the walking time from the start of walking exceeds 2 hours, the fatigue level point “20” is added to the fatigue level point “20” by the fatigue level estimation unit 29 as the total “30”. Is output from the fatigue level estimation unit 29 to the assist strength determination unit 21 as the user-time fatigue level.

アシスト強度決定部21は、ユーザ情報入力部12から入力されたユーザ情報の一部であるユーザ入力情報と、疲労度推定部29から出力されたユーザ情報の一部であるユーザ経時的疲労度とから、ユーザ100に対する前額面方向(言い換えれば、ユーザ100の左右方向)の剛性によるアシストの強さを決定し、前額剛性目標値出力部24に出力する。前額方向とは、前額面内の方向を意味し、前額面151とは、図8に示すようにユーザ100の身体を左右に貫く面で縦に切った面を意味する。すなわち、前額方向とは、おおむね、ユーザ100の体の左右方向である。なお、前額面151と直交する身体を前後に貫く面で縦に切った面は矢状面152である。   The assist strength determination unit 21 includes user input information that is a part of user information input from the user information input unit 12 and a user temporal fatigue level that is a part of user information output from the fatigue level estimation unit 29. From this, the strength of the assist based on the rigidity in the forehead direction (in other words, the left and right direction of the user 100) with respect to the user 100 is determined and output to the forehead rigidity target value output unit 24. The forehead direction means a direction in the forehead plane, and the forehead plane 151 means a plane cut vertically by a plane that penetrates the body of the user 100 from side to side as shown in FIG. That is, the forehead direction is generally the left-right direction of the body of the user 100. In addition, the surface cut | disconnected longitudinally by the surface which penetrates the body orthogonal to the frontal surface 151 back and forth is the sagittal surface 152.

図9A〜図9Dはアシスト強度決定部21の動作の一例を示す図である。アシスト強度決定部21は、図9A〜図9Dに示すように、ユーザ情報入力部12並びに疲労度推定部29から入力されたユーザ情報に対して決定するポイント情報を記憶している。   9A to 9D are diagrams illustrating an example of the operation of the assist strength determination unit 21. FIG. As shown in FIGS. 9A to 9D, the assist strength determination unit 21 stores point information to be determined for user information input from the user information input unit 12 and the fatigue level estimation unit 29.

例えば、図9Aは、ユーザ100の年齢と右足ポイント及び左足ポイントとの関係情報を規定している。例えば、ユーザ100の年齢が39歳以下では、右足ポイントは「10」とし、左足ポイントは「10」としている。   For example, FIG. 9A defines the relationship information between the age of the user 100 and the right and left foot points. For example, when the age of the user 100 is 39 years old or less, the right foot point is “10” and the left foot point is “10”.

図9Bは、ユーザ100の歩行の問題と右足ポイント及び左足ポイントとの関係情報を規定している。例えば、ユーザ100の歩行の問題が「右足のみ」のときは、右足ポイントは「50」とし、左足ポイントは「0」としている。   FIG. 9B defines the relationship information between the walking problem of the user 100 and the right and left foot points. For example, when the walking problem of the user 100 is “right foot only”, the right foot point is “50” and the left foot point is “0”.

図9Cは、ユーザ100が入力した疲労度と右足ポイント及び左足ポイントとの関係情報を規定している。例えば、ユーザ100の歩行の問題が「少し疲れている」のときは、右足ポイントは「15」とし、左足ポイントも「15」としている。   FIG. 9C defines the relationship information between the fatigue level input by the user 100 and the right and left foot points. For example, when the walking problem of the user 100 is “slightly tired”, the right foot point is set to “15” and the left foot point is also set to “15”.

図9Dは、ユーザ100の経時的疲労度pと右足ポイント及び左足ポイントとの関係情報を規定している。例えば、ユーザ100の経時的疲労度pが経時的疲労度用第1閾値としての「5」以上経時的疲労度用第2閾値としての「25」未満のときは、右足ポイントは「10」とし、左足ポイントも「10」としている。ここでは、経時的疲労度用第1閾値としての「5」を越えれば、左右とも足ポイントを「0」から「10」に変更して剛性を大きくしている。また、経時的疲労度用第2閾値としての「25」を越えれば、左右とも足ポイントを「10」から「20」に変更して剛性を大きくしている。   FIG. 9D defines the relationship information between the user's 100 fatigue time p and the right and left foot points. For example, when the user's 100 temporal fatigue degree p is “5” or more as the first threshold value for temporal fatigue degree and less than “25” as the second threshold value for temporal fatigue degree, the right foot point is set to “10”. The left foot point is also “10”. Here, if the first threshold value for fatigue over time is “5”, the left and right foot points are changed from “0” to “10” to increase the rigidity. If the second threshold value for fatigue over time is “25”, the left and right foot points are changed from “10” to “20” to increase the rigidity.

また、図9Eに示すように、アシスト強度決定部21は、合計のポイントPtに対してどのようなアシスト強度にするかの関係情報も記憶している。例えば、ユーザ100の合計のポイントPtが「20」以上「50」未満のときは、アシスト強度は「2」としている。   Further, as shown in FIG. 9E, the assist strength determination unit 21 also stores relation information regarding what assist strength is to be set for the total point Pt. For example, when the total point Pt of the user 100 is “20” or more and less than “50”, the assist strength is “2”.

よって、これらの関係情報とユーザ情報とに基づくユーザ100の合計のポイントPtから、図9Eに示すように、アシスト強度決定部21でアシスト強度を決定し、アシスト強度決定部21から前額剛性目標値出力部24に対して出力する。   Therefore, as shown in FIG. 9E, the assist strength determination unit 21 determines the assist strength from the total point Pt of the user 100 based on the relationship information and the user information, and the assist strength determination unit 21 determines the forehead rigidity target. Output to the value output unit 24.

図4に示すユーザ情報の例では、選択したボタンとしては、年齢は「60代」のボタンと、歩行の問題は「特になし」のボタンと、疲労度は「少し疲れている」のボタンとであるため、図9A〜図9Cに示すように、右足ポイントは、それぞれ、「25」ポイント、「0」ポイント、「15」ポイントである。よって、「25+0+15」の合計ポイントPtは40ポイントとなる。左足ポイントも、同じく、「25+0+15」の合計ポイントPtは40ポイントとなる。そこで、図9Eに示すように、40ポイントはアシスト強度が「2」であるため、アシスト強度決定部21は、右足と左足とはそれぞれアシスト強度が「2」であるという情報を、前額剛性目標値出力部24に出力する。図9Dに示すように、歩行中には、さらに経時的疲労度pによるポイントが疲労度推定部29で加算され、例えば経時的疲労度pが「10」の時は、両足に10ポイントが疲労度推定部29で加算される。当初の40ポイントに対して10ポイントが疲労度推定部29で加算されたことにより、合計ポイントPtは50ポイントになる。図9Eに示すように、50ポイントの合計ポイントPtはアシスト強度が「3」であるため、アシスト強度決定部21から前額剛性目標値出力部24にアシスト強度「3」の情報を出力する。これらの動作は、要するに、前額剛性目標値出力部24において、ユーザ情報入力部12で取得たユーザ情報において、ユーザ100の年齢が高いほど、左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更し、脚のケガがあれば、左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更し、ユーザ100の疲労状態が大きいほど、左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更することを意味している。   In the example of the user information shown in FIG. 4, the selected buttons include a button of “60s” for age, a button of “None” for walking problems, and a button of “A little tired” for fatigue. Therefore, as shown in FIGS. 9A to 9C, the right foot points are “25” point, “0” point, and “15” point, respectively. Therefore, the total point Pt of “25 + 0 + 15” is 40 points. Similarly for the left foot point, the total point Pt of “25 + 0 + 15” is 40 points. Therefore, as shown in FIG. 9E, since the assist strength is “2” at 40 points, the assist strength determination unit 21 indicates that the assist strength is “2” for the right foot and the left foot, respectively. Output to the target value output unit 24. As shown in FIG. 9D, during walking, points due to the time-dependent fatigue level p are further added by the fatigue level estimation unit 29. For example, when the time-dependent fatigue level p is “10”, 10 points are fatigued on both feet. It is added by the degree estimation unit 29. By adding 10 points to the initial 40 points by the fatigue level estimation unit 29, the total point Pt becomes 50 points. As shown in FIG. 9E, the assist strength “3” is output from the assist strength determination unit 21 to the forehead stiffness target value output unit 24 because the total strength Pt of 50 points is “3”. In short, in the user information acquired by the user information input unit 12 in the forehead rigidity target value output unit 24, these operations are performed so that the rigidity of the left side surface and the right side surface increases as the age of the user 100 increases. If the leg is injured, the rigidity on the left side surface and the right side surface is changed so that the rigidity on the left side surface and the right side surface increases. As the fatigue state of the user 100 increases, the rigidity on the left side surface and the right side surface increases. Means to change.

タイミング判別部23は、歩行周期推定部20から出力された歩行周期情報に基づき、前額剛性目標値出力部24に剛性(例えば剛性目標値)を変更する指令(すなわち、剛性変更タイミング信号又は剛性変更タイミング情報)を出力することにより、前額剛性目標値出力部24で左側面と前記右側面とにそれぞれ伝達する剛性目標値を変更するタイミングを制御する。一例として、図10にタイミング判別部23の動作を示し、「Up」は剛性を上げる信号を剛性変更タイミング信号として出力すること、「Down」は剛性を下げる信号を剛性変更タイミング信号として出力することを意味する。図10の例では、右足は歩行周期が0%〜60%未満では、タイミング判別部23は剛性を上げる信号を出力する。歩行周期が60%〜98%未満では、タイミング判別部23は剛性を下げる信号を出力する。98%〜100%(=0%)では、タイミング判別部23は剛性を上げる信号を出力する。左足は、0%〜10%未満では、タイミング判別部23は剛性を上げる信号を出力する。10%〜48%未満では、タイミング判別部23は剛性を下げる信号を出力する。48%〜100%(=0%)では、タイミング判別部23は剛性を上げる信号を出力する。   Based on the walking cycle information output from the walking cycle estimation unit 20, the timing determination unit 23 instructs the forehead stiffness target value output unit 24 to change the stiffness (for example, the stiffness target value) (that is, the stiffness change timing signal or the stiffness). Change timing information), the timing at which the forehead stiffness target value output unit 24 changes the stiffness target value transmitted to the left side surface and the right side surface is controlled. As an example, FIG. 10 shows the operation of the timing discriminating unit 23. “Up” outputs a signal for increasing rigidity as a rigidity change timing signal, and “Down” outputs a signal for decreasing rigidity as a rigidity change timing signal. Means. In the example of FIG. 10, when the walking period of the right foot is 0% to less than 60%, the timing determination unit 23 outputs a signal for increasing the rigidity. When the walking cycle is less than 60% to less than 98%, the timing determination unit 23 outputs a signal for reducing the rigidity. In 98% to 100% (= 0%), the timing determination unit 23 outputs a signal for increasing the rigidity. When the left foot is less than 0% to 10%, the timing determination unit 23 outputs a signal for increasing the rigidity. If it is 10% to less than 48%, the timing discriminating unit 23 outputs a signal for reducing the rigidity. In 48% to 100% (= 0%), the timing determination unit 23 outputs a signal for increasing the rigidity.

前額剛性目標値出力部24は、アシスト強度決定部21から出力されたアシストの強さ情報を基に、剛性を上げたときの前額方向の運動の剛性目標値を決定し、次に、タイミング判別部23から出力された剛性変更タイミング信号により、剛性目標値が、現在(すなわち、アシストする前)の剛性値よりも高い剛性値であるか又は低い剛性値であるかを選択する。図11に、前額剛性目標値出力部24の動作の一例を示す。   The forehead stiffness target value output unit 24 determines the stiffness target value of the motion in the forehead direction when the stiffness is increased based on the assist strength information output from the assist strength determination unit 21. Based on the stiffness change timing signal output from the timing discriminating unit 23, it is selected whether the stiffness target value is higher or lower than the current stiffness value (that is, before assisting). FIG. 11 shows an example of the operation of the forehead stiffness target value output unit 24.

具体的には、前額剛性目標値出力部24は、まず、アシスト強度決定部21から出力されたアシスト強度情報から、図11の第1行(アシスト強度が「1」)〜第4行(アシスト強度が「4」)の4つの行のうちのどの行かを選択する。例えば、図11において、アシスト強度が「1」ならば、第1行を選択する。なお、図11の剛性目標値は、一例としてのアクチュエータの剛性値であって、単位はN/mで表している。   Specifically, the forehead stiffness target value output unit 24 first determines the first row (assist strength is “1”) to the fourth row (FIG. 11) from the assist strength information output from the assist strength determination unit 21. One of the four rows having the assist strength “4”) is selected. For example, in FIG. 11, if the assist strength is “1”, the first row is selected. Note that the stiffness target value in FIG. 11 is a stiffness value of an actuator as an example, and the unit is represented by N / m.

次に、前額剛性目標値出力部24は、タイミング判別部23から出力された剛性を変更する信号により、剛性を上げた時の列か、剛性を下げた時の列かを選択する。これを、右足と左足のそれぞれのアシスト強度を用いて、前額剛性目標値出力部24で右足と左足の剛性目標値をそれぞれ所定値の例として決定する。例えば、先の例では、アシスト強度が「1」のときは第1行を選択することになり、さらに、第1行で、剛性を上げた時の列ならば、剛性目標値は「20」となり、剛性を下げた時の列ならば、剛性目標値は「10」となる。これを左右の足について、それぞれ行って、剛性目標値を決定する。   Next, the forehead stiffness target value output unit 24 selects a column when the stiffness is increased or a column when the stiffness is lowered according to the signal for changing the stiffness output from the timing determination unit 23. By using the assist strengths of the right and left feet, the forehead stiffness target value output unit 24 determines the stiffness values of the right and left feet as examples of predetermined values. For example, in the previous example, when the assist strength is “1”, the first row is selected, and if the stiffness is increased in the first row, the stiffness target value is “20”. Thus, in the column when the stiffness is lowered, the stiffness target value is “10”. This is performed for each of the left and right feet to determine a stiffness target value.

なお、歩行周期は、右足と左足とにそれぞれ持っており、右足は、右足の歩行周期に対して、例えば下記する図12を適用し、左足は、左足の歩行周期に対して、例えば下記する図12を適用することができる。   Note that the walking cycle is provided for each of the right foot and the left foot. For the right foot, for example, the following FIG. 12 is applied to the walking cycle for the right foot, and for the left foot, for example, the following is performed for the walking cycle of the left foot. FIG. 12 can be applied.

図12にタイミング判別部23と前額剛性目標値出力部24とによる、剛性の目標値決定の一例の図を示す。図12は横軸が歩行周期、縦軸が剛性目標値である。図12のうち、実線のグラフはアシスト強度が「1」を示し、黒三角付の実線のグラフはアシスト強度が「2」示し、一点鎖線のグラフはアシスト強度が「3」示し、点線のグラフはアシスト強度が「4」示している。図12の横軸は歩行周期、縦軸は剛性の目標値を示している。この図12は、図10及び図11をわかりやすく記載した図であるため、図10及び図11を使用する代わりに、図12だけを使用して剛性目標値を取得してもよい。
タイミング判別部23により、歩行周期が入力されると、そのタイミングでの剛性値が高いのか、低いのかを決定し、前額剛性目標値出力部24により、アシスト強度ごとに高い剛性値と低い剛性値とが、具体的に数値によって決定される。例えば、タイミング判別部23により歩行周期が0%のときでかつアシスト強度決定部21によりアシスト強度が「1」ならば、剛性目標値は「20」と前額剛性目標値出力部24で決定できる。
FIG. 12 shows an example of stiffness target value determination by the timing discriminating unit 23 and the forehead stiffness target value output unit 24. In FIG. 12, the horizontal axis represents the walking cycle, and the vertical axis represents the stiffness target value. In FIG. 12, the solid line graph indicates the assist strength “1”, the solid line graph with a black triangle indicates the assist strength “2”, the alternate long and short dash line graph indicates the assist strength “3”, and the dotted line graph. Indicates an assist strength of “4”. The horizontal axis in FIG. 12 indicates the walking cycle, and the vertical axis indicates the stiffness target value. Since FIG. 12 is a diagram in which FIG. 10 and FIG. 11 are described in an easy-to-understand manner, the stiffness target value may be obtained using only FIG. 12 instead of using FIG. 10 and FIG.
When the walking period is input by the timing discriminating unit 23, it is determined whether the stiffness value at that timing is high or low, and the forehead stiffness target value output unit 24 provides a high stiffness value and low stiffness for each assist strength. The value is specifically determined by a numerical value. For example, when the walking period is 0% by the timing determining unit 23 and the assist strength is “1” by the assist strength determining unit 21, the stiffness target value can be determined by the forehead stiffness target value output unit 24 as “20”. .

また、図12に示すように、前額剛性目標値出力部24は、例えば、アシスト強度が「1」のとき、予想される接地時の所定時間前に、遊脚期間におけるある所定期間より前の剛性値よりも剛性値を大きくするように制御すべく、ユーザ100の脚が接地面に接触する直前(例えば、図6での歩行周期が98%〜100%)に、左側面と前記右側面とにおける剛性を剛性値「10」よりも大きい剛性値「20」にするように制御している。その後、前額剛性目標値出力部24は、例えば、ユーザ100の歩行周期情報に基づいて、ユーザ100の脚が接地面から離れているとき(例えば、図6での歩行周期が遊脚期間の60%〜98%の直前)に、変更された左側面と前記右側面とにおける剛性を剛性値「10」に戻すように制御している。   Also, as shown in FIG. 12, the forehead stiffness target value output unit 24, for example, when the assist strength is “1”, before the predetermined time at the expected ground contact, before the predetermined period in the swing leg period. In order to control the rigidity value to be larger than the rigidity value of the left side surface and the right side immediately before the leg of the user 100 contacts the grounding surface (for example, the walking cycle in FIG. 6 is 98% to 100%). The rigidity of the surface is controlled to be a rigidity value “20” larger than the rigidity value “10”. Thereafter, the forehead stiffness target value output unit 24, for example, when the leg of the user 100 is away from the ground plane based on the walking period information of the user 100 (for example, the walking period in FIG. Control is performed so that the rigidity of the changed left side surface and the right side surface is returned to the rigidity value “10” immediately before 60% to 98%.

これにより、前額剛性目標値出力部24でアシスト用の剛性目標値が決定し、この決定した剛性目標値を前額剛性目標値出力部24からアクチュエータ設定値設定部26に出力する。なお、前額方向の運動とは、右脚の外側と内側との腿アクチュエータ10eと10fのペアによって発生する右股関節の左右の運動と、左脚の内側と外側との腿アクチュエータ10gと10hのペアによって発生する左股関節の左右の運動と、右足首の外側と内側との足首アクチュエータ11eと11fのペアによって発生する右足首関節の左右の運動と、左足首の内側と外側との足首アクチュエータ11gと11hのペアによって発生する左足首関節の左右の運動とを指す。   As a result, the forehead stiffness target value output unit 24 determines the assist stiffness target value, and the determined stiffness target value is output from the forehead stiffness target value output unit 24 to the actuator set value setting unit 26. The forehead direction movements are the left and right movements of the right hip joint generated by the pair of the outer and inner thigh actuators 10e and 10f of the right leg, and the thigh actuators 10g and 10h of the inner and outer sides of the left leg. Left / right movement of the left hip joint generated by the pair, right / left movement of the right ankle joint generated by the pair of the ankle actuators 11e and 11f on the outer side and the inner side of the right ankle, and an ankle actuator 11g on the inner side and the outer side of the left ankle And the left and right movements of the left ankle joint generated by the 11h pair.

アクチュエータ設定値設定部26は、前額剛性目標値出力部24から出力された剛性の目標値に基づき、腿アクチュエータ10e,10f,10g,10h又は足首アクチュエータ11e,11f,11g,11hの設定値を設定し、設定した腿アクチュエータ10e,10f,10g,10h又は足首アクチュエータ11e,11f,11g,11hの設定値をアクチュエータ設定値設定部26からアクチュエータ制御部27に出力する。   Based on the stiffness target value output from the forehead stiffness target value output unit 24, the actuator set value setting unit 26 sets the set values of the thigh actuators 10e, 10f, 10g, 10h or the ankle actuators 11e, 11f, 11g, 11h. The set thigh actuators 10e, 10f, 10g, and 10h or the set values of the ankle actuators 11e, 11f, 11g, and 11h are output from the actuator set value setting unit 26 to the actuator control unit 27.

図13は、一例として右股関節の左右のアクチュエータ10e,10fの配置を示している。以下に、この図13を用いて、アクチュエータ10eとアクチュエータ10fの両方によって発生する左右方向のトルクτと剛性の弾性係数Kとの求め方について説明する。なお、他の各アクチュエータ10,11の左右方向のトルクτと剛性の弾性係数Kとも、同様に求めることができる。   FIG. 13 shows an arrangement of the left and right actuators 10e and 10f of the right hip joint as an example. Hereinafter, a method of obtaining the left-right torque τ and the stiffness elastic coefficient K generated by both the actuator 10e and the actuator 10f will be described with reference to FIG. The left-right direction torque τ and the stiffness elastic coefficient K of the other actuators 10 and 11 can be obtained in the same manner.

この図13において、Oはユーザ100の股関節の回転中心、Aは右太腿右側の腿アクチュエータ10eの作用点、Dは右太腿左側の腿アクチュエータ10fの作用点、Aはアクチュエータ10eの起点、Dはアクチュエータ10fの起点、rは点Oと点Aの距離(言い換えれば、点Oと点Dの距離)、θは線分OAがX軸となす角、θは線分ODがX軸となす角とする。xA0とyA0とは点Aのx座標とy座標である。距離r、点Aの位置、及び、点Dの位置はアシストパンツ2aの設計値から予め算出し、アクチュエータ設定値設定部26が記憶している。 In FIG. 13, O is the center of rotation of the hip joint of the user 100, A is the point of application of the right thigh right thigh actuator 10e, D is the point of application of the right thigh left thigh actuator 10f, A o is the starting point of the actuator 10e , D o is the starting point of the actuator 10f, r is the distance between point O and point A (in other words, the distance between point O and point D), θ a is the angle formed by the line segment OA and the X axis, and θ d is the line segment OD. Is the angle formed by the X axis. x A0 and y A0 are the x and y coordinates of point A, respectively. The distance r, the position of the point A, and the position of the point D are calculated in advance from the design value of the assist pants 2a, and are stored in the actuator set value setting unit 26.

このとき、回転中心Oに対するアクチュエータ10eによるトルクτは、

Figure 2018114278
とおくと、
Figure 2018114278
(ただし、Kはアクチュエータ10eの直動方向における弾性係数、laはアクチュエータ10eの自然長とする。)であり、アクチュエータ10eによる回転方向の弾性係数Kθaは、
Figure 2018114278
である。 At this time, the torque τ a by the actuator 10e with respect to the rotation center O is
Figure 2018114278
After all,
Figure 2018114278
(However, K a is the elastic modulus in the linear direction of the actuator 10e, l a is a natural length of the actuator 10e.) Is the elastic coefficient K .theta.a direction of rotation by the actuator 10e is
Figure 2018114278
It is.

また、アクチュエータ10eとアクチュエータ10fの両方によって発生する左右方向のトルクτは、

Figure 2018114278
である。ただし、τは回転中心Oに対するアクチュエータ10fによるトルクであり、τと同様に算出できる。また、アクチュエータ10eとアクチュエータ10fの両方によって発生する剛性の弾性係数Kは、
Figure 2018114278
で表すことができる。ただし、Kθdはアクチュエータ10fの回転方向の弾性係数であり、Kθaと同様に算出できる。 The torque τ in the left-right direction generated by both the actuator 10e and the actuator 10f is
Figure 2018114278
It is. However, (tau) b is the torque by the actuator 10f with respect to the rotation center O, and can be calculated similarly to (tau) a . The elastic modulus K of rigidity generated by both the actuator 10e and the actuator 10f is
Figure 2018114278
Can be expressed as However, Kθd is an elastic coefficient in the rotation direction of the actuator 10f, and can be calculated in the same manner as Kθa .

図14に右足の腿アクチュエータ10の歩行周期と目標弾性係数との関係の一例を示す。図14は横軸は右足の歩行周期であり、縦軸は剛性の大きさを示している。   FIG. 14 shows an example of the relationship between the walking period of the right leg thigh actuator 10 and the target elastic modulus. In FIG. 14, the horizontal axis represents the walking period of the right foot, and the vertical axis represents the magnitude of rigidity.

上から3番目のグラフに示すように、股関節の横方向では、アシストトルクを発生させず、剛性のみをアシストするため、左右のアクチュエータである右脚の外側と内側との腿アクチュエータ10eと10fとの弾性係数を同時に上げて剛性が同時に上がるように、前額剛性目標値出力部24で制御している。   As shown in the third graph from the top, in the lateral direction of the hip joint, no assist torque is generated, and only the rigidity is assisted. Therefore, the right and left thigh actuators 10e and 10f are the left and right actuators. The forehead stiffness target value output unit 24 controls the stiffness so that the stiffness increases at the same time.

また、上から6番目のグラフに示すように、足首の横方向でも、アシストトルクを発生させず、剛性のみをアシストするため、左右の足首アクチュエータである右足首の外側と内側との足首アクチュエータ11eと11fの弾性係数を同時に上げて剛性が同時に上がるように、前額剛性目標値出力部24で制御している。   Further, as shown in the sixth graph from the top, in the lateral direction of the ankle, in order to assist only the rigidity without generating the assist torque, the ankle actuator 11e between the outside and inside of the right ankle which is the left and right ankle actuators The forehead stiffness target value output unit 24 controls the stiffness so that the stiffness increases simultaneously by increasing the elastic coefficients of 11 and 11f.

図15は、各アクチュエータ10,11の一例である空気アクチュエータの特性を示した図である。   FIG. 15 is a diagram showing the characteristics of an air actuator which is an example of the actuators 10 and 11.

アクチュエータ設定値設定部26は、この図15をモデル化して内部記憶部に記憶しており、上記式より求められる各アクチュエータ10,11の目標弾性係数に基づき、目標内部空気圧圧力値をアクチュエータ設定値設定部26で計算する。この値をアクチュエータの設定値として、アクチュエータ設定値設定部26からアクチュエータ制御部27に出力する。   The actuator set value setting unit 26 models this FIG. 15 and stores it in the internal storage unit. Based on the target elastic coefficients of the actuators 10 and 11 obtained from the above equations, the actuator set value setting unit 26 sets the target internal air pressure value to the actuator set value. Calculation is performed by the setting unit 26. This value is output from the actuator set value setting unit 26 to the actuator control unit 27 as the actuator set value.

アクチュエータ制御部27は、アクチュエータ設定値設定部26から入力されたアクチュエータ設定値に基づき、アクチュエータ10,11の制御を行う。この結果、例えば、左右それぞれの足において、足の踵接地時から足が完全に接地面から完全に離れた時までの区間の股関節又は足首の左側面と前記右側面とにそれぞれ伝達する剛性が、他の区間の剛性よりも大きくなるように前額剛性目標値出力部24でアクチュエータ10,11を制御することができる(例えば、図14の10e,10fのグラフを参照。)。すなわち、前額剛性目標値出力部24は、ユーザ100の歩行周期情報に基づいて、第1の剛性目標値よりも第2の剛性目標値を小さくするとともに、脚が接地する直前に第2の剛性目標値から第1の剛性目標値に変更して左側面と前記右側面とにそれぞれ伝達する剛性を大きくすることができる。ここで、第1の剛性目標値は、ユーザ100の脚が接地面に接触しているときの左側面と前記右側面とにそれぞれ伝達する剛性の目標値であり、第2の剛性目標値は、ユーザ100の脚が接地面に接触していないときの左側面と前記右側面とにそれぞれ伝達する剛性の目標値である。このように剛性目標値を大きく変更することにより、足首の左又は右の側面が剛体で支持されるかのような状態となり、歩行中のユーザ100の左側への転倒または右側への転倒を防止することができる。   The actuator control unit 27 controls the actuators 10 and 11 based on the actuator setting value input from the actuator setting value setting unit 26. As a result, for example, in each of the left and right feet, the stiffness transmitted to the left side surface of the hip joint or ankle and the right side surface of the section from when the foot is grounded to when the foot is completely separated from the ground surface, respectively. The forehead stiffness target value output unit 24 can control the actuators 10 and 11 so as to be larger than the stiffness of other sections (see, for example, the graphs 10e and 10f in FIG. 14). That is, the forehead stiffness target value output unit 24 makes the second stiffness target value smaller than the first stiffness target value based on the walking cycle information of the user 100, and immediately before the leg contacts the ground. By changing the rigidity target value to the first rigidity target value, the rigidity transmitted to the left side and the right side can be increased. Here, the first stiffness target value is a stiffness target value transmitted to the left side surface and the right side surface when the leg of the user 100 is in contact with the ground contact surface, and the second stiffness target value is The target value of the rigidity transmitted to the left side surface and the right side surface when the leg of the user 100 is not in contact with the ground surface. By changing the stiffness target value greatly in this way, the left or right side surface of the ankle becomes as if it is supported by a rigid body, preventing the user 100 from falling to the left or falling to the right while walking. can do.

以上のように、実施形態は、ユーザ100の少なくとも1本の脚の股関節又は足首の左側面に対応する部分に配置されて、流体を加減することにより伸縮する左太腿左側と右太腿左側との腿アクチュエータ10h,10f又は左足首左側と右足首左側との足首アクチュエータ11h,11fと、脚の股関節又は足首の右側面に対応する部分に配置されて、流体を加減することにより伸縮する左太腿右側と右太腿右側との腿アクチュエータ10e,10g又は左足首右側と右足首右側との足首アクチュエータ11e,11gとを備えている。また、制御装置3は、これらのアクチュエータ10,11をそれぞれ独立してそれぞれの流体の供給量を制御することにより、ユーザ情報入力部12で取得したユーザの情報とフットセンサ8a,8bからの歩行情報とに基づいて、例えば、左右それぞれの足において、歩行周期が0%の足の踵接地時から歩行周期が60%の足が完全に接地面から完全に離れた時までの股関節又は足首の左側面と前記右側面とにそれぞれ伝達する剛性目標値を、他の区間の剛性目標値よりも大きくなるように前額剛性目標値出力部24で変更して、足首の左又は右の側面が剛体で支持されるかのような状態となり、歩行中のユーザ100の左側への転倒または右側への転倒を防止することができる。   As described above, according to the embodiment, the left thigh left side and the right thigh left side that are arranged at a portion corresponding to the left side of the hip joint or ankle of at least one leg of the user 100 and expand and contract by adjusting the fluid. Thigh actuators 10h, 10f or left ankle left side and right ankle left side ankle actuators 11h, 11f, and a leg corresponding to the hip joint of the leg or the right side of the ankle, and the left that expands and contracts by adjusting fluid Thigh actuators 10e and 10g for the right side of the thigh and the right side of the right thigh or ankle actuators 11e and 11g for the right side of the left ankle and the right side of the right ankle are provided. In addition, the control device 3 controls the actuators 10 and 11 independently to control the supply amount of each fluid, so that the user information acquired by the user information input unit 12 and the walking from the foot sensors 8a and 8b. Based on the information, for example, on the left and right feet, the hip joint or ankle from the time when the foot cycle is 0% to the time when the foot is grounded to the time when the foot whose cycle is 60% is completely separated from the ground surface. The stiffness target value transmitted to the left side surface and the right side surface is changed by the forehead stiffness target value output unit 24 so as to be larger than the stiffness target values of the other sections, and the left or right side surface of the ankle is The state is as if it is supported by a rigid body, and the user 100 can be prevented from falling to the left or to the right while walking.

また、制御装置3は、一例として、歩行周期推定部20と、アシスト強度決定部21と、タイミング判別部23と、前額剛性目標値出力部24と、アクチュエータ設定値設定部26と、アクチュエータ制御部27と、疲労度推定部29とを備えて構成している。前額剛性目標値出力部24は、歩行周期推定部20からの歩行周期情報とアシスト強度決定部21からのアシスト強度情報とタイミング判別部23からの剛性変更タイミング情報とに基づき、股関節又は足首の左右方向に対する剛性の目標値を決定し、アクチュエータ設定値設定部26とアクチュエータ制御部27との働きにより、左右の太腿アクチュエータ10h,10f,10e,10g又は左右の足首アクチュエータ11h,11f,11e,11gによる股関節又は足首の左側面と前記右側面とにそれぞれ伝達する剛性を剛性目標値通りに制御することが可能となる。これにより、アシストシステム1は、アシスト対象者であるユーザ100が歩行中に転倒することを可能な限り防止することができる。   In addition, as an example, the control device 3 includes a walking cycle estimation unit 20, an assist strength determination unit 21, a timing determination unit 23, a forehead rigidity target value output unit 24, an actuator set value setting unit 26, and an actuator control. A part 27 and a fatigue level estimation part 29 are provided. The forehead stiffness target value output unit 24 is based on the walking cycle information from the walking cycle estimation unit 20, the assist strength information from the assist strength determination unit 21, and the stiffness change timing information from the timing determination unit 23. The right and left thigh actuators 10h, 10f, 10e, and 10g or the left and right ankle actuators 11h, 11f, 11e, and the like are determined by the action of the actuator setting value setting unit 26 and the actuator control unit 27. It is possible to control the rigidity transmitted to the hip joint or the left side surface of the ankle and the right side surface according to 11g according to the stiffness target value. Thereby, the assist system 1 can prevent the user 100 who is an assist target person from falling over while walking.

また、アシスト強度決定部21において、ユーザ情報からアシストの強度を決定し、よりアシストが必要なユーザ100に対しては、アシスト力の一種である剛性を高く設定することが可能となる。タイミング判別部23は、歩行周期推定部20から出力されるユーザ100の歩行情報の一例である歩行周期情報に基づき、ユーザ100が足を接地する直前から接地面(例えば、路面又は床面など)から離れるまでの間だけ剛性を上げることにより、転倒防止すると同時に、足が宙に浮いている時には足の関節の動きを阻害しないようにすることができる。これにより、例えば接地面に障害物があるようなときにユーザ100が足を置く場所を調整しながら歩行するケースにおいて、ユーザ100の足の動きを阻害することなく、転倒防止することができる。   Further, the assist strength determination unit 21 determines the assist strength from the user information, and it is possible to set a high rigidity as a kind of assist force for the user 100 that needs more assist. The timing determination unit 23 is based on walking cycle information that is an example of the walking information of the user 100 output from the walking cycle estimation unit 20 and immediately before the user 100 touches the foot (for example, a road surface or a floor surface). By increasing the rigidity only until it leaves, it can be prevented from falling, and at the same time, the movement of the foot joint can be prevented from being hindered when the foot is in the air. Thereby, for example, when the user 100 walks while adjusting the place where the user 100 places his / her foot when there is an obstacle on the ground contact surface, the user 100 can be prevented from falling without hindering his / her movement.

前記実施形態では、一例として股関節と足首関節との左側面と前記右側面とにおける剛性をアシストする歩行アシストパンツを例に説明を行ったが、これに限られるわけではない。   In the embodiment, the walking assist pants that assist the rigidity of the left side surface and the right side surface of the hip joint and the ankle joint are described as an example, but the present invention is not limited to this.

前記実施形態では、アクチュエータの一例として空気圧アクチュエータを例に説明を行ったが、これに限られるわけではなく、例えばモータとプーリとワイヤとの組み合わせなどでもよい。   In the above-described embodiment, the pneumatic actuator has been described as an example of the actuator. However, the present invention is not limited to this. For example, a combination of a motor, a pulley, and a wire may be used.

前記実施形態では、入力インターフェース部200の歩行情報を取得する歩行情報取得装置の一例としてフットセンサ8a,8bを例に説明を行ったが、これに限られるわけではなく、例えばアシストパンツ2a又はアシストアンクルバンド2b,2cに取り付けられた角度センサなどでもよい。   In the embodiment, the foot sensors 8a and 8b have been described as examples of the walking information acquisition device that acquires the walking information of the input interface unit 200. However, the present invention is not limited to this, and for example, the assist pants 2a or the assist An angle sensor or the like attached to the ankle bands 2b and 2c may be used.

前記実施形態では、一例として左右両方の脚に対して剛性アシストを行う説明を行ったが、これに限られるわけではなく、どちらかの脚一方だけアシストでもかまわない。例えば、ケガをしていて片足にアシストシステム1を取り付けられない例など、片方の脚だけのアシストでも本実施形態は実施可能である。   In the above-described embodiment, the explanation is given of the case where the rigidity assist is performed on both the left and right legs as an example. However, the present invention is not limited to this, and only one of the legs may be assisted. For example, the present embodiment can be implemented even with assistance of only one leg, such as an example in which the assist system 1 cannot be attached to one leg due to injury.

以上のように、前記実施形態ではユーザ100の左右方向に対して、ユーザ100が足を接地する直前から接地面から離れるまでの間だけ剛性を上げることにより、転倒防止すると同時に、脚が宙に浮いている時には脚の関節の動きを阻害しないようにすることができる。これにより、例えば接地面に障害物があるようなときにユーザ100が足を置く場所を調整しながら歩行するケースにおいて、ユーザ100の脚の動きを阻害することなく、転倒防止することができる。   As described above, in the above-described embodiment, with respect to the left-right direction of the user 100, the rigidity is increased only immediately before the user 100 touches the foot until the user 100 moves away from the contact surface, thereby preventing falling and at the same time the leg is in the air. When floating, the movement of the leg joints can be prevented. Thereby, for example, when the user 100 walks while adjusting the place where the user 100 places his / her foot when there is an obstacle on the ground contact surface, the user 100 can be prevented from falling without hindering the movement of the leg.

(変形例)
前記実施形態の1つの変形例として、ユーザ100の前後方向の歩行動作についてアシスト機能を付加する場合には、腿アクチュエータ10に右脚股関節前後のアクチュエータ10a,10dと左脚股関節前後のアクチュエータ10b,10cとをさらに追加することができる。また、同様な目的で、足首アクチュエータ11に右足首前後のアクチュエータ11a,11dと左足首前後のアクチュエータ11b,11cとをさらに追加することができる。制御装置3は、ユーザ情報と歩行情報とに基づいて、追加した腿アクチュエータ10a,10d,10b,10cと追加した足首アクチュエータ11a,11d,11b,11cとをそれぞれ独立して流体を加減することにより、前記股関節又は前記足首の前後方向のアシスト力を変更するように制御している。
(Modification)
As a modification of the embodiment, when an assist function is added to the walking motion of the user 100 in the front-rear direction, the thigh actuator 10 includes actuators 10a, 10d before and after the right leg hip joint and actuators 10b before and after the left leg hip joint. 10c can be further added. For the same purpose, actuators 11a and 11d before and after the right ankle and actuators 11b and 11c before and after the left ankle can be further added to the ankle actuator 11. The control device 3 adjusts the fluid independently of the added thigh actuators 10a, 10d, 10b, and 10c and the added ankle actuators 11a, 11d, 11b, and 11c based on the user information and the walking information. The assist force in the front-rear direction of the hip joint or the ankle is controlled to be changed.

具体的には、図16及び図17に示すように、アシストパンツ2aには、追加の腿アクチュエータ10として、アシストパンツ本体2dの右脚と左脚の前面に対応する部分に配置された前面側の腿アクチュエータ10a、10bと、右脚と左脚の後面に対応する部分に配置された背中側の腿アクチュエータ10d、10cとを備えている。右脚と左脚の前面側の腿アクチュエータ10a、10bは、第5アクチュエータの例として機能し、右脚と左脚の背中側(すなわち後面側)の腿アクチュエータ10d、10cは、第6アクチュエータの例として機能する。また、アシストアンクルバンド2b,2cには、追加の足首アクチュエータ11として、アンクルバンド本体2g,2hの足首の前面に対応する部分に配置された前面側の足首アクチュエータ11a、11bと、アンクルバンド本体2g,2hの足首の後面に対応する部分に配置された背中側の足首アクチュエータ11d、11cとを備えている。   Specifically, as shown in FIGS. 16 and 17, the assist pants 2 a has an additional thigh actuator 10 that is disposed on the front side of the assist pants body 2 d that corresponds to the right leg and the front of the left leg. Thigh actuators 10a and 10b, and back thigh actuators 10d and 10c arranged at portions corresponding to the rear surfaces of the right leg and the left leg. The thigh actuators 10a and 10b on the front side of the right leg and the left leg function as an example of the fifth actuator, and the thigh actuators 10d and 10c on the back side (that is, the rear side) of the right leg and the left leg are the sixth actuators. Serves as an example. In addition, the assist ankle bands 2b and 2c include ankle actuators 11a and 11b on the front side disposed in portions corresponding to the front surfaces of the ankles of the ankle band main bodies 2g and 2h as an additional ankle actuator 11, and an ankle band main body 2g. , 2h, ankle actuators 11d and 11c on the back side disposed in a portion corresponding to the rear surface of the ankle.

腿アクチュエータ10aと10dが拮抗の関係にあり、腿アクチュエータ10bと10cが拮抗の関係にある。よって、制御装置3の動作制御により、拮抗関係のペアの右脚の前側と後側との腿アクチュエータ10aと10dとが、それぞれ引っ張り合うように駆動されることで、右脚の太腿に右脚股関節の前後のトルクを発生することができる。また、制御装置3の動作制御により、拮抗関係のペアの左脚の前側と後側との腿アクチュエータ10bと10cとが、それぞれ引っ張り合うように駆動されることで、左脚の太腿に左脚股関節の前後のトルクを発生することができる。   The thigh actuators 10a and 10d are in an antagonistic relationship, and the thigh actuators 10b and 10c are in an antagonistic relationship. Therefore, by controlling the operation of the control device 3, the front and rear thigh actuators 10a and 10d of the right leg of the antagonistic pair are driven so as to pull each other, so that the right leg thigh is Torque before and after the leg hip joint can be generated. Further, the front and rear thigh actuators 10b and 10c of the left leg of the antagonistic pair are driven so as to pull each other by the operation control of the control device 3, so that the left leg thigh is Torque before and after the leg hip joint can be generated.

足首アクチュエータ11も同様に、足首アクチュエータ11aと11dが拮抗の関係にあり、足首アクチュエータ11bと11cが拮抗の関係にある。よって、制御装置3の動作制御により、拮抗関係のペアの右足首アクチュエータ11aと11dとが、それぞれ引っ張り合うように駆動されることで、右足首の前後のトルクを発生することができる。また、制御装置3の動作制御により、拮抗関係のペアの左足首アクチュエータ11bと11cとが、それぞれ引っ張り合うように駆動されることで、左足首の前後のトルクを発生することができる。   Similarly, in the ankle actuator 11, the ankle actuators 11a and 11d are in an antagonistic relationship, and the ankle actuators 11b and 11c are in an antagonistic relationship. Therefore, by controlling the operation of the control device 3, the right ankle actuators 11 a and 11 d of the antagonistic pair are driven so as to pull each other, so that the torque before and after the right ankle can be generated. Further, by the operation control of the control device 3, the antagonistic pair of left ankle actuators 11b and 11c are driven to pull each other, thereby generating torque in the front and rear of the left ankle.

この変形例の場合には、制御装置3の一例としては、アシスト歩行のために、トルク目標値設定部25と矢状剛性目標値出力部28とをさらに備えることができる。   In the case of this modification, as an example of the control device 3, a torque target value setting unit 25 and a sagittal rigidity target value output unit 28 can be further provided for assist walking.

トルク目標値設定部25は、歩行周期推定部20から出力された歩行周期情報に基づき、歩行をアシストするトルク目標値を出力する。トルク目標値設定部25は、歩行周期情報に対しての目標トルク値を予め記憶しており、それに基づいて歩行をアシストするトルク値、すなわち、左右の脚を前後方向に動かす矢状方向のトルクの目標値を決定し、決定した矢状方向のトルクの目標値をアクチュエータ設定値設定部26に出力する。左右の脚を前後方向に動かす矢状方向のトルクとは、腿アクチュエータ10aと10dのペアによって発生する右股関節の前後のトルクと、腿アクチュエータ10bと10cのペアによって発生する左股関節の前後のトルクと、足首アクチュエータ11aと11dのペアによって発生する右足首関節の前後のトルクと、足首アクチュエータ11bと11cのペアによって発生する左足首関節の前後のトルクとを指す。トルク目標値設定部25は、前額方向の運動に対しては、トルク目標値0を出力する。図18は、右足のアクチュエータのグラフであり、前後の足の振りを作るためのトルクであって、横の剛性とはタイミングが異なる。   The torque target value setting unit 25 outputs a torque target value that assists walking based on the walking cycle information output from the walking cycle estimation unit 20. The torque target value setting unit 25 stores a target torque value with respect to the walking cycle information in advance, and a torque value that assists walking based on the torque value, that is, a sagittal torque that moves the left and right legs in the front-rear direction. And the determined target value of the torque in the sagittal direction is output to the actuator set value setting unit 26. The sagittal torque for moving the left and right legs in the front-rear direction is the torque before and after the right hip joint generated by the pair of thigh actuators 10a and 10d and the torque before and after the left hip joint generated by the pair of thigh actuators 10b and 10c. And the torque before and after the right ankle joint generated by the pair of ankle actuators 11a and 11d and the torque before and after the left ankle joint generated by the pair of the ankle actuators 11b and 11c. The torque target value setting unit 25 outputs a torque target value 0 for the motion in the forehead direction. FIG. 18 is a graph of an actuator for the right foot, which is a torque for making the swing of the front and rear feet, and the timing is different from the lateral stiffness.

図18は、右足の股関節と足首関節とのそれぞれの前後の動きに対するトルク目標値(言い換えれば、股関節の前後のアシストトルクと足首関節の前後のアシストトルク)の一例を示す図であって、前後の右足の振りを作るためのトルクを示している。股関節の前後のアシストトルクとは、アクチュエータ10aとアクチュエータ10dのペア及びアクチュエータ10bとアクチュエータ10cのペアによってそれぞれ発生する股関節前後運動のアシストトルクのことを示す。また、足首関節の前後のアシストトルクとは、アクチュエータ11aとアクチュエータ11dのペア及びアクチュエータ11bとアクチュエータ11cのペアによってそれぞれ発生する足首関節前後運動のアシストトルクのことを示す。図18の例では、アクチュエータ10aとアクチュエータ10dのペア及びアクチュエータ10bとアクチュエータ10cのペアによって、歩行周期において左足が接地面に接地したときから接地面から離れるときまでの区間で、左足を屈曲させたのち伸展させて、アシスト力を発生させている。同様に、アクチュエータ11aとアクチュエータ11dのペア及びアクチュエータ11bとアクチュエータ11cのペアによって、歩行周期において左足が接地面に接地したときから接地面から離れるときまでの区間で、左足首を屈曲させて、アシスト力を発生させている。   FIG. 18 is a diagram illustrating an example of torque target values (in other words, assist torque before and after the hip joint and assist torque before and after the ankle joint) with respect to the respective forward and backward movements of the hip joint and ankle joint of the right foot. Shows the torque to make the right foot swing. The assist torque before and after the hip joint indicates the assist torque of the hip joint longitudinal motion generated by the actuator 10a and actuator 10d pair and the actuator 10b and actuator 10c pair, respectively. Further, the assist torque before and after the ankle joint indicates the assist torque of the ankle joint longitudinal motion generated by the pair of the actuator 11a and the actuator 11d and the pair of the actuator 11b and the actuator 11c, respectively. In the example of FIG. 18, the left foot is bent by the pair of the actuator 10a and the actuator 10d and the pair of the actuator 10b and the actuator 10c in the interval from when the left foot touches the grounding surface to when it leaves the grounding surface in the walking cycle. Later, it was extended to generate assist power. Similarly, the pair of the actuator 11a and the actuator 11d and the pair of the actuator 11b and the actuator 11c assists by bending the left ankle in the section from the time when the left foot touches the grounding surface to the time when it leaves the grounding surface in the walking cycle. Generating power.

矢状剛性目標値出力部28は、歩行周期推定部20から出力された歩行周期情報を基に矢状方向の運動の剛性目標値を決定し、決定した矢状方向の運動の剛性目標値を矢状剛性目標値出力部28からアクチュエータ設定値設定部26に出力する。矢状方向の運動の剛性目標値は、歩行周期情報の関数として予め決定し、矢状剛性目標値出力部28が記憶している。   The sagittal stiffness target value output unit 28 determines a sagittal motion stiffness target value based on the walking cycle information output from the walking cycle estimation unit 20, and determines the determined sagittal motion stiffness target value. Output from the sagittal stiffness target value output unit 28 to the actuator set value setting unit 26. The sagittal stiffness target value of the motion in the sagittal direction is determined in advance as a function of the walking cycle information, and the sagittal stiffness target value output unit 28 stores it.

アクチュエータ設定値設定部26は、先の実施形態と同様に前額剛性目標値出力部24から出力された剛性の目標値と共に、矢状剛性目標値出力部28から出力された剛性の目標値と、トルク目標値設定部25から出力されたトルク目標値とに基づき、腿と足首のアクチュエータ10,11の設定値を設定し、設定した腿と足首のアクチュエータ10,11の設定値をアクチュエータ設定値設定部26からアクチュエータ制御部27に出力する。   The actuator set value setting unit 26, together with the stiffness target value output from the forehead stiffness target value output unit 24, and the stiffness target value output from the sagittal stiffness target value output unit 28, as in the previous embodiment. Based on the torque target value output from the torque target value setting unit 25, the setting values of the thigh and ankle actuators 10 and 11 are set, and the set values of the thigh and ankle actuators 10 and 11 are set as actuator setting values. The data is output from the setting unit 26 to the actuator control unit 27.

図14に右足の腿アクチュエータ10の歩行周期と目標弾性係数との関係の一例を示す。   FIG. 14 shows an example of the relationship between the walking period of the right leg thigh actuator 10 and the target elastic modulus.

図14の1番目と2番目のグラフに示すように、アクチュエータ10aと10dは、股関節前後のトルク及び剛性をアシストするアクチュエータであり、前後には剛性をアシストせずトルクのみをアシストした例である。この場合、歩行周期の情報に基づいて脚を後ろに振る伸展方向へのアシストトルクが必要な時は、股関節後側のアクチュエータであるアクチュエータ10dの弾性係数が上がって剛性が上がるとともに、歩行周期の情報に基づいて逆向きの時は、股関節前側のアクチュエータであるアクチュエータ10aの弾性係数が上がって剛性が上がるように、前額剛性目標値出力部24で制御している。   As shown in the first and second graphs of FIG. 14, the actuators 10a and 10d are actuators that assist the torque and rigidity before and after the hip joint, and are examples in which only the torque is assisted without assisting the rigidity before and after. . In this case, when the assist torque in the extension direction in which the leg is swung backward is necessary based on the walking cycle information, the elastic coefficient of the actuator 10d which is the actuator on the rear side of the hip joint is increased and the rigidity is increased, and the walking cycle is also increased. When the direction is reversed based on the information, the forehead stiffness target value output unit 24 performs control so that the elasticity of the actuator 10a, which is the actuator on the front side of the hip joint, is increased and the stiffness is increased.

図14の4番目と5番目のグラフに示すように、足首も同様に、足首を屈曲させるアシストトルクを発生させる時に、歩行周期の情報に基づいて足首を後ろに曲げて伸展方向へのアシストトルクが必要な時は、足首の後側のアクチュエータであるアクチュエータ11dの弾性係数が上がって剛性が上がり、歩行周期の情報に基づいて逆向きの時は、足首の前側のアクチュエータであるアクチュエータ11aの弾性係数が上がって剛性が上がるように、前額剛性目標値出力部24で制御している。   As shown in the fourth and fifth graphs of FIG. 14, when generating an assist torque that flexes the ankle, the assist torque in the extension direction by bending the ankle backward based on the information of the walking cycle is also generated. Is required, the elasticity coefficient of the actuator 11d, which is the actuator on the rear side of the ankle, is increased and the rigidity is increased. When the direction is reversed based on the information on the walking cycle, the elasticity of the actuator 11a, which is the actuator on the front side of the ankle, is increased. The forehead stiffness target value output unit 24 controls so that the coefficient increases and the stiffness increases.

この変形例によれば、ユーザ100の前後方向の歩行アシストと、左側面と前記右側面とにおける剛性アシストとを同時に達成することができる。   According to this modification, it is possible to simultaneously achieve walking assistance in the front-rear direction of the user 100 and stiffness assistance in the left side surface and the right side surface.

なお、本発明を実施形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、前記の実施形態及び変形例に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。   Although the present invention has been described based on the embodiments and modifications, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications. The following cases are also included in the present invention.

前記制御装置3の一部又は全部は、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAM、ハードディスクユニットなどから構成されるコンピュータシステムである。前記RAM又はハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各部は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。   Specifically, a part or all of the control device 3 is a computer system including a microprocessor, a ROM, a RAM, a hard disk unit, and the like. A computer program is stored in the RAM or hard disk unit. Each unit achieves its function by the microprocessor operating according to the computer program. Here, the computer program is configured by combining a plurality of instruction codes indicating instructions for the computer in order to achieve a predetermined function.

例えば、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをCPU等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。   For example, each component can be realized by a program execution unit such as a CPU reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.

なお、前記実施形態又は変形例における制御装置を構成する要素の一部又は全部を実現するソフトウェアは以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、ユーザの腰部に固定される腰部ベルトと膝上部に固定される膝上ベルトとを備える第1のアシストウェアと、
前記ユーザの足首上部に固定される足首上ベルトと足首下部に固定される足首下部ベルトとを備える第2のアシストウェアと、
前記ユーザの少なくとも1本の脚の股関節の(例えば各太腿の)左側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第1アクチュエータと、
前記脚の前記股関節の(例えば各太腿の)右側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第2アクチュエータと、
前記脚の足首の左側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第3アクチュエータと、
前記脚の前記足首の右側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第4アクチュエータとを備えるアシスト機構の動作を制御して、前記ユーザの歩行時における転倒を防止する歩行転倒防止装置の制御プログラムであって、
コンピュータを、
前記ユーザ自身のユーザ情報と前記ユーザの歩行動作の歩行情報とを取得する情報取得部と、
前記情報取得部で取得した前記ユーザ自身のユーザ情報と前記ユーザの歩行動作の歩行情報とに基づいて、前記第1〜第4アクチュエータをそれぞれ独立して前記それぞれの流体の供給量を制御することにより、前記股関節又は足首の左側面と前記右側面とにおける剛性を変更するように制御する剛性制御部として機能させるための歩行転倒防止装置の制御プログラムである。
The software that realizes a part or all of the elements constituting the control device in the embodiment or the modification is the following program. That is, this program includes first assist wear including a waist belt fixed to the user's waist and an upper knee belt fixed to the upper knee,
Second assist wear comprising an ankle upper belt fixed to the user's upper ankle and an ankle lower belt fixed to the lower ankle;
It is arranged at a portion corresponding to the left side surface (for example, each thigh) of the hip joint of at least one leg of the user, and is connected to the end portions of the waist belt and the above-knee belt to adjust fluid. A first actuator that expands and contracts by
A second part of the leg corresponding to the right side of the hip joint (for example, each thigh) is connected to the ends of the waist belt and the knee belt and expands and contracts by adjusting fluid. An actuator,
A third actuator disposed at a portion corresponding to a left side surface of the ankle of the leg, connected to ends of the upper ankle belt and the lower ankle belt, and expands and contracts by adjusting fluid;
Assist mechanism comprising a fourth actuator disposed on a portion of the leg corresponding to the right side surface of the ankle and connected to ends of the ankle upper belt and the ankle lower belt and extending and contracting by adjusting fluid. Is a control program for a walking and tipping prevention device that prevents the user from falling when walking.
Computer
An information acquisition unit that acquires the user information of the user and the walking information of the walking motion of the user;
Based on the user information of the user himself / herself acquired by the information acquisition unit and the walking information of the user's walking motion, the first to fourth actuators are controlled independently from each other. Thus, the control program of the walking and tipping preventing device for functioning as a rigidity control unit that controls to change the rigidity of the left side surface and the right side surface of the hip joint or ankle.

また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体(例えば、CD−ROMなどの光ディスク、磁気ディスク、又は、半導体メモリなど)に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。   The program may be executed by being downloaded from a server or the like, and a program recorded on a predetermined recording medium (for example, an optical disk such as a CD-ROM, a magnetic disk, or a semiconductor memory) is read out. May be executed.

また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。   Further, the computer that executes this program may be singular or plural. That is, centralized processing may be performed, or distributed processing may be performed.

なお、上記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は変形例同士の組み合わせ又は実施形態と変形例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は変形例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。   In addition, it can be made to show the effect which each has by combining arbitrary embodiment or modification of the said various embodiment or modification suitably. In addition, combinations of embodiments or combinations of modifications or combinations of embodiments and modifications are possible, and combinations of features in different embodiments or modifications are also possible.

本発明の前記態様にかかる歩行転倒防止装置、歩行転倒防止装置の制御装置及び制御方法、並びに、歩行転倒防止装置用制御プログラムは、ユーザの左右の横方向にも転倒を可能な限り防止でき、ユーザに装着して歩行アシストを行うアシスト装置、アシスト装置の制御装置及び制御方法、並びに、アシスト装置用制御プログラムに有用である。   The walking and falling prevention device according to the above aspect of the present invention, the control device and control method of the walking and fall prevention device, and the control program for the walking and fall prevention device can prevent the fall in the lateral direction of the user as much as possible. The present invention is useful for an assist device that is attached to a user and performs walking assist, a control device and control method for the assist device, and a control program for the assist device.

1 アシストシステム
2 アシスト機構
2a アシストパンツ
2b,2c アシストアンクルバンド
2d アシストパンツ本体
2g,2h アンクルバンド本体
2j,2k アシストソックス
3 制御装置
4 腰部ベルト
5a、5b 膝上ベルト
6a、6b 足首上ベルト
7a、7b 足首下ベルト
8a、8b フットセンサ
10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h、10i、10g、 腿アクチュエータ
11、11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h、11i、11g、 足首アクチュエータ
12 ユーザ情報入力部
12a タッチパネル
20 歩行周期推定部
21 アシスト強度決定部
23 タイミング判別部
24 前額剛性目標値出力部
25 トルク目標値設定部
26 アクチュエータ設定値設定部
27 アクチュエータ制御部
28 矢状剛性目標値出力部
29 疲労度推定部
40 制御プログラム(制御器)
41 入出力IF
80 空気圧アクチュエータ
81 管状の中空弾性体
82 変形方向規制部材
83 封止部材
84 流体通過部材
100 ユーザ
151 前額面
152 矢状面
200 入力インターフェース部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Assist system 2 Assist mechanism 2a Assist pants 2b, 2c Assist ankle band 2d Assist pants main body 2g, 2h Ankle band main body 2j, 2k Assist socks 3 Control device 4 Lumbar belt 5a, 5b Knee belt 6a, 6b Ankle belt 7a, 7b Lower ankle belt 8a, 8b Foot sensor 10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h, 10i, 10g, thigh actuator 11, 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f, 11g, 11h 11i, 11g, ankle actuator 12 user information input unit 12a touch panel 20 walking cycle estimation unit 21 assist strength determination unit 23 timing determination unit 24 forehead stiffness target value output unit 25 torque target value setting unit 26 actuator setting Value setting unit 27 actuator control section 28 sagittal stiffness target value output section 29 the fatigue level estimation unit 40 a control program (controller)
41 I / O IF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 80 Pneumatic actuator 81 Tubular hollow elastic body 82 Deformation direction control member 83 Sealing member 84 Fluid passage member 100 User 151 Frontal surface 152 Sagittal surface 200 Input interface part

Claims (13)

ユーザの歩行時における転倒を防止する歩行転倒防止装置であって、
アシスト機構と、
前記アシスト機構の動作を制御する制御装置とを備え、
前記アシスト機構は、
前記ユーザの腰部に固定される腰部ベルトと膝上部に固定される膝上ベルトとを備える第1のアシストウェアと、
前記ユーザの足首上部に固定される足首上ベルトと足首下部に固定される足首下部ベルトとを備える第2のアシストウェアと、
前記ユーザの少なくとも1本の脚の股関節の左側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第1アクチュエータと、
前記脚の前記股関節の右側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第2アクチュエータと、
前記脚の足首の左側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第3アクチュエータと、
前記脚の前記足首の右側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第4アクチュエータとを備え、
前記制御装置は、
前記ユーザ自身のユーザ情報と前記ユーザの歩行動作の歩行情報とを取得する入力インターフェース部と、
前記入力インターフェース部で取得した前記ユーザ情報と前記歩行情報とに基づいて、前記第1〜第4アクチュエータをそれぞれ独立して前記それぞれの流体の供給量を制御することにより、前記股関節又は足首の左側面と右側面とにおける剛性を変更するように制御する剛性制御部と
を備える、
歩行転倒防止装置。
A device for preventing a fall from walking while preventing a user from falling.
An assist mechanism;
A control device for controlling the operation of the assist mechanism,
The assist mechanism is
First assist wear comprising a waist belt fixed to the user's waist and an upper knee belt fixed to the upper knee;
Second assist wear comprising an ankle upper belt fixed to the user's upper ankle and an ankle lower belt fixed to the lower ankle;
A first actuator disposed at a portion corresponding to a left side surface of a hip joint of at least one leg of the user, coupled to ends of the waist belt and the knee belt, and extending and contracting by adjusting fluid; ,
A second actuator disposed on a portion of the leg corresponding to the right side surface of the hip joint, connected to ends of the waist belt and the knee belt, and extending and contracting by adjusting fluid;
A third actuator disposed at a portion corresponding to a left side surface of the ankle of the leg, connected to ends of the upper ankle belt and the lower ankle belt, and expands and contracts by adjusting fluid;
A fourth actuator disposed on a portion of the leg corresponding to the right side surface of the ankle, connected to ends of the ankle upper belt and the ankle lower belt, and extending and contracting by adjusting fluid;
The controller is
An input interface unit for acquiring user information of the user and walking information of the user's walking motion;
Based on the user information and the walking information acquired by the input interface unit, the first to fourth actuators are independently controlled to control the amount of fluid supplied to the left side of the hip joint or ankle. A rigidity control unit that controls to change the rigidity of the surface and the right side surface,
Walking fall prevention device.
前記第1〜第4のアクチュエータは、それぞれ、中空を有する管状弾性体であり、
前記剛性制御部で前記中空内へ供給される前記流体を加減することにより前記管状弾性体が伸縮し、
前記剛性制御部で前記中空内へ供給される前記流体の供給量を制御することにより前記管状弾性体の剛性を変更する、
請求項1に記載の歩行転倒防止装置。
Each of the first to fourth actuators is a tubular elastic body having a hollow,
The tubular elastic body expands and contracts by adjusting the fluid supplied into the hollow by the rigidity control unit,
The rigidity of the tubular elastic body is changed by controlling the supply amount of the fluid supplied into the hollow by the rigidity controller.
The walking overturn prevention device according to claim 1.
前記剛性制御部で前記中空内へ供給される前記流体を加圧することにより前記管状弾性体を伸張し、前記中空内へ供給される前記流体を減圧することにより前記管状弾性体を収縮し、
前記剛性制御部で前記中空内へ供給される前記流体の前記供給量を所定値以上に維持することにより、前記管状弾性体の前記剛性を高め、
前記剛性制御部で前記中空内へ供給される前記流体の前記供給量を前記所定値未満に減少させることで、前記管状弾性体の前記剛性を低める、
請求項2に記載の歩行転倒防止装置。
The rigidity control unit expands the tubular elastic body by pressurizing the fluid supplied into the hollow, and contracts the tubular elastic body by decompressing the fluid supplied into the hollow,
The rigidity of the tubular elastic body is increased by maintaining the supply amount of the fluid supplied into the hollow by the rigidity control unit at a predetermined value or more,
The rigidity of the tubular elastic body is reduced by reducing the supply amount of the fluid supplied into the hollow by the rigidity control unit to be less than the predetermined value.
The device for preventing overturn of walking according to claim 2.
前記入力インターフェース部は、前記ユーザの年齢、前記ユーザの前記脚のケガの状態、及び前記ユーザの疲労状態の情報のうちのいずれかを前記ユーザ情報として取得するユーザ情報入力部を備え、
前記剛性制御部は、前記ユーザ情報入力部で取得た前記ユーザ情報において、前記ユーザの前記年齢が高いほど、前記左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更し、前記脚のケガがあれば、前記左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更し、前記ユーザの疲労状態が大きいほど、前記左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更するように制御する、
請求項1〜3のいずれか1つに記載の歩行転倒防止装置。
The input interface unit includes a user information input unit that acquires any one of the age of the user, the state of injury of the leg of the user, and information on the fatigue state of the user as the user information,
In the user information acquired by the user information input unit, the rigidity control unit changes the rigidity of the left side surface and the right side surface so as to increase as the age of the user increases. If there is, change to increase the rigidity on the left side and the right side, and increase the rigidity on the left side and the right side as the fatigue state of the user increases. Control,
The fall prevention device for walking according to any one of claims 1 to 3.
前記入力インターフェース部は、前記ユーザの歩行状態に関する情報を前記歩行情報として取得する歩行情報取得装置と、
前記歩行情報取得装置からの前記歩行情報を基に歩行周期情報を推定する歩行周期推定部と、
前記歩行周期推定部から出力されかつ前記ユーザの歩行時間を含む歩行周期情報から、前記ユーザ情報の例として、前記ユーザの経時的疲労度を推定する疲労度推定部とを備え、
前記剛性制御部は、前記疲労度推定部において前記ユーザの歩行時間が歩行時間用閾値より長いと判定された場合、前記左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更し、前記疲労度推定部で推定された前記ユーザの経時的疲労度が経時的疲労度用閾値より大きいと判定された場合、前記左側面と前記右側面とにおける剛性が大きくなるように変更するように制御する、
請求項1〜4のいずれか1つに記載の歩行転倒防止装置。
The input interface unit is a walking information acquisition device that acquires information about the walking state of the user as the walking information;
A walking cycle estimation unit that estimates walking cycle information based on the walking information from the walking information acquisition device;
From the walking cycle information that is output from the walking cycle estimation unit and includes the walking time of the user, as an example of the user information, a fatigue level estimation unit that estimates the fatigue level of the user over time,
When the fatigue control unit determines that the walking time of the user is longer than the walking time threshold, the stiffness control unit changes the stiffness on the left side and the right side to increase, and the fatigue If the degree of fatigue of the user estimated by the degree estimation unit is determined to be greater than the threshold for fatigue over time, control is performed so that the rigidity on the left side and the right side is increased. ,
The fall prevention device for walking according to any one of claims 1 to 4.
前記入力インターフェース部は、前記ユーザの前記歩行情報を取得する歩行情報取得装置を備え、
前記剛性制御部は、前記歩行情報取得装置で取得した前記ユーザの前記歩行情報に基づいて、前記左側面と前記右側面とにおける剛性を変更するタイミングを制御する、
請求項1〜5のいずれか1つに記載の歩行転倒防止装置。
The input interface unit includes a walking information acquisition device that acquires the walking information of the user,
The stiffness control unit controls the timing of changing the stiffness in the left side surface and the right side surface based on the walking information of the user acquired by the walking information acquisition device.
The walking overturn prevention device according to any one of claims 1 to 5.
前記ユーザの前記歩行情報は、前記ユーザの歩行周期情報であり、
前記剛性制御部は、前記ユーザの前記歩行周期情報に基づいて、第1の剛性値よりも第2の剛性値を小さくするとともに、前記脚が接地する直前に前記第2の剛性値から前記第1の剛性値に変更して前記左側面と前記右側面とにおける剛性を大きくするように制御し、
ここで、前記第1の剛性値は、前記ユーザの前記脚が接地面に接触しているときの前記左側面と前記右側面とにおける剛性の大きさであり、前記第2の剛性値は、前記ユーザの前記脚が前記接地面に接触していないときの前記左側面と前記右側面とにおける剛性の大きさである、
請求項6に記載の歩行転倒防止装置。
The walking information of the user is walking cycle information of the user,
The stiffness control unit makes the second stiffness value smaller than the first stiffness value based on the walking cycle information of the user, and from the second stiffness value immediately before the leg contacts the ground. Control to increase the rigidity of the left side and the right side by changing the stiffness value to 1.
Here, the first stiffness value is a magnitude of stiffness in the left side surface and the right side surface when the leg of the user is in contact with the grounding surface, and the second stiffness value is The rigidity of the left side and the right side when the user's leg is not in contact with the ground plane.
The walking fall prevention device according to claim 6.
前記ユーザの前記歩行情報は、前記ユーザの歩行周期情報であり、
前記剛性制御部は、前記ユーザの前記歩行周期情報に基づいて、予想される接地時の所定時間前に、遊脚期間におけるある所定期間より前の剛性値よりも剛性値を大きくするように制御する、
請求項6に記載の歩行転倒防止装置。
The walking information of the user is walking cycle information of the user,
The stiffness control unit controls the stiffness value to be larger than a stiffness value before a certain predetermined period in the swing leg period, based on the walking cycle information of the user, before a predetermined time at the time of expected ground contact. To
The walking fall prevention device according to claim 6.
前記ユーザの歩行情報は、前記ユーザの歩行周期情報であり、
前記剛性制御部は、前記ユーザの前記脚が前記接地面に接触する直前に、前記左側面と前記右側面とにおける剛性を前記剛性値よりも大きくした後、前記ユーザの前記歩行周期情報に基づいて、前記ユーザの前記脚が前記接地面から離れているときに、前記変更された前記左側面と前記右側面とにおける剛性を前記剛性値に戻すように制御し、
請求項8に記載の歩行転倒防止装置。
The user's walking information is the user's walking cycle information,
The rigidity control unit increases the rigidity of the left side surface and the right side surface from the rigidity value immediately before the leg of the user contacts the ground contact surface, and then based on the walking cycle information of the user. When the user's leg is away from the ground contact surface, control is performed so that the stiffness of the changed left side surface and the right side surface is returned to the stiffness value.
The walking falling prevention device according to claim 8.
前記アシスト機構は、さらに、
前記アシストウェアの、前記ユーザの少なくとも前記1本の脚の前記股関節又は前記足首の前面に対応する部分に配置されて、流体を加減することにより伸縮する第5アクチュエータと、
前記アシストウェアの、前記脚の前記股関節又は前記足首の後面に対応する部分に配置され、流体を加減することにより伸縮する第6アクチュエータとを備え、
前記制御装置は、前記入力インターフェース部で取得した前記ユーザ情報と前記歩行情報とに基づいて、前記第5アクチュエータと前記第6アクチュエータとをそれぞれ独立して前記それぞれの流体の供給量を制御することにより、前記股関節又は前記足首の前後方向のアシスト力を変更するように制御する、
請求項1〜9のいずれか1つに記載の歩行転倒防止装置。
The assist mechanism further includes:
A fifth actuator of the assist wear that is disposed in a portion corresponding to the front surface of the hip joint or the ankle of at least one leg of the user, and expands and contracts by adjusting fluid;
A sixth actuator that is disposed in a portion of the assist wear corresponding to the rear surface of the hip joint or the ankle and expands and contracts by adjusting fluid;
The control device controls the supply amounts of the respective fluids independently for the fifth actuator and the sixth actuator based on the user information and the walking information acquired by the input interface unit. By controlling to change the assist force in the front-rear direction of the hip joint or the ankle,
The fall prevention device for walking according to any one of claims 1 to 9.
ユーザの腰部に固定される腰部ベルトと膝上部に固定される膝上ベルトとを備える第1のアシストウェアと、
前記ユーザの足首上部に固定される足首上ベルトと足首下部に固定される足首下部ベルトとを備える第2のアシストウェアと、
前記ユーザの少なくとも1本の脚の股関節の左側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結され、流体を加減することにより伸縮する第1アクチュエータと、
前記脚の前記股関節の右側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結され、流体を加減することにより伸縮する第2アクチュエータと、
前記脚の足首の左側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第3アクチュエータと、
前記脚の前記足首の右側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第4アクチュエータとを備えるアシスト機構の動作を制御して、前記ユーザの歩行時における転倒を防止する歩行転倒防止装置の制御装置であって、
前記ユーザ自身のユーザ情報と前記ユーザの歩行動作の歩行情報とを取得する入力インターフェース部と、
前記入力インターフェース部で取得した前記ユーザ情報と前記歩行情報とに基づいて、前記第1〜第4アクチュエータをそれぞれ独立して前記それぞれの流体の供給量を制御することにより、前記股関節又は足首の左側面と前記右側面とにおける剛性を変更するように制御する剛性制御部とを備える、
歩行転倒防止装置の制御装置。
First assist wear comprising a waist belt fixed to a user's waist and an above-knee belt fixed to an upper knee;
Second assist wear comprising an ankle upper belt fixed to the user's upper ankle and an ankle lower belt fixed to the lower ankle;
A first actuator disposed at a portion corresponding to a left side surface of a hip joint of at least one leg of the user, coupled to ends of the waist belt and the knee belt, and extending and contracting by adjusting fluid;
A second actuator disposed on a portion of the leg corresponding to the right side surface of the hip joint, connected to ends of the waist belt and the knee belt, and extending and contracting by adjusting fluid;
A third actuator disposed at a portion corresponding to a left side surface of the ankle of the leg, connected to ends of the upper ankle belt and the lower ankle belt, and expands and contracts by adjusting fluid;
Assist mechanism comprising a fourth actuator disposed on a portion of the leg corresponding to the right side surface of the ankle and connected to ends of the ankle upper belt and the ankle lower belt and extending and contracting by adjusting fluid. A control device for a walking and falling prevention device that controls the movement of the user and prevents the user from falling when walking.
An input interface unit for acquiring user information of the user and walking information of the user's walking motion;
Based on the user information and the walking information acquired by the input interface unit, the first to fourth actuators are independently controlled to control the amount of fluid supplied to the left side of the hip joint or ankle. A rigidity control unit that controls to change the rigidity of the surface and the right side surface,
Control device for walking fall prevention device.
ユーザの腰部に固定される腰部ベルトと膝上部に固定される膝上ベルトとを備える第1のアシストウェアと、
前記ユーザの足首上部に固定される足首上ベルトと足首下部に固定される足首下部ベルトとを備える第2のアシストウェアと、
前記ユーザの少なくとも1本の脚の股関節の左側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結され、流体を加減することにより伸縮する第1アクチュエータと、
前記脚の前記股関節の右側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結され、流体を加減することにより伸縮する第2アクチュエータと、
前記脚の足首の左側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第3アクチュエータと、
前記脚の前記足首の右側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第4アクチュエータとを備えるアシスト機構の動作を制御して、前記ユーザの歩行時における転倒を防止する歩行転倒防止装置の制御方法であって、
前記ユーザ自身のユーザ情報と前記ユーザの歩行動作の歩行情報とを入力インターフェース部で取得し、
前記入力インターフェース部で取得した前記ユーザ情報と前記歩行情報とに基づいて、前記第1〜第4アクチュエータをそれぞれ独立して前記それぞれの流体の供給量を制御することにより、前記股関節又は足首の左側面と前記右側面とにおける剛性を変更するように剛性制御部で制御する、
歩行転倒防止装置の制御方法。
First assist wear comprising a waist belt fixed to a user's waist and an above-knee belt fixed to an upper knee;
Second assist wear comprising an ankle upper belt fixed to the user's upper ankle and an ankle lower belt fixed to the lower ankle;
A first actuator disposed at a portion corresponding to a left side surface of a hip joint of at least one leg of the user, coupled to ends of the waist belt and the knee belt, and extending and contracting by adjusting fluid;
A second actuator disposed on a portion of the leg corresponding to the right side surface of the hip joint, connected to ends of the waist belt and the knee belt, and extending and contracting by adjusting fluid;
A third actuator disposed at a portion corresponding to a left side surface of the ankle of the leg, connected to ends of the upper ankle belt and the lower ankle belt, and expands and contracts by adjusting fluid;
Assist mechanism comprising a fourth actuator disposed on a portion of the leg corresponding to the right side surface of the ankle and connected to ends of the ankle upper belt and the ankle lower belt and extending and contracting by adjusting fluid. The control method of the walking and falling prevention device for controlling the movement of the user to prevent the user from falling during walking,
Acquiring the user information of the user himself and the walking information of the user's walking motion in the input interface unit,
Based on the user information and the walking information acquired by the input interface unit, the first to fourth actuators are independently controlled to control the amount of fluid supplied to the left side of the hip joint or ankle. The rigidity control unit controls the rigidity of the surface and the right side to be changed.
A method for controlling the walking fall prevention device.
ユーザの腰部に固定される腰部ベルトと膝上部に固定される膝上ベルトとを備える第1のアシストウェアと、
前記ユーザの足首上部に固定される足首上ベルトと足首下部に固定される足首下部ベルトとを備える第2のアシストウェアと、
前記ユーザの少なくとも1本の脚の股関節の左側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結され、流体を加減することにより伸縮する第1アクチュエータと、
前記脚の前記股関節の右側面に対応する部分に配置され、前記腰部ベルトと前記膝上ベルトとの端部に連結され、流体を加減することにより伸縮する第2アクチュエータと、
前記脚の足首の左側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第3アクチュエータと、
前記脚の前記足首の右側面に対応する部分に配置され、前記足首上ベルトと前記足首下部ベルトとの端部に連結されて、流体を加減することにより伸縮する第4アクチュエータとを備えるアシスト機構の動作を制御して、前記ユーザの歩行時における転倒を防止する歩行転倒防止装置の制御プログラムであって、
コンピュータを、
前記ユーザ自身のユーザ情報と前記ユーザの歩行動作の歩行情報とを取得する情報取得部と、
前記情報取得部で取得した前記ユーザ自身のユーザ情報と前記ユーザの歩行動作の歩行情報とに基づいて、前記第1〜第4アクチュエータをそれぞれ独立して前記それぞれの流体の供給量を制御することにより、前記股関節又は足首の左側面と前記右側面とにおける剛性を変更するように制御する剛性制御部として機能させるための歩行転倒防止装置の制御プログラム。
First assist wear comprising a waist belt fixed to a user's waist and an above-knee belt fixed to an upper knee;
Second assist wear comprising an ankle upper belt fixed to the user's upper ankle and an ankle lower belt fixed to the lower ankle;
A first actuator disposed at a portion corresponding to a left side surface of a hip joint of at least one leg of the user, coupled to ends of the waist belt and the knee belt, and extending and contracting by adjusting fluid;
A second actuator disposed on a portion of the leg corresponding to the right side surface of the hip joint, connected to ends of the waist belt and the knee belt, and extending and contracting by adjusting fluid;
A third actuator disposed at a portion corresponding to a left side surface of the ankle of the leg, connected to ends of the upper ankle belt and the lower ankle belt, and expands and contracts by adjusting fluid;
Assist mechanism comprising a fourth actuator disposed on a portion of the leg corresponding to the right side surface of the ankle and connected to ends of the ankle upper belt and the ankle lower belt and extending and contracting by adjusting fluid. Is a control program for a walking and tipping prevention device that prevents the user from falling when walking.
Computer
An information acquisition unit that acquires the user information of the user and the walking information of the walking motion of the user;
Based on the user information of the user himself / herself acquired by the information acquisition unit and the walking information of the user's walking motion, the first to fourth actuators are controlled independently from each other. Accordingly, a control program for the walking and tipping prevention device for causing the hip joint or ankle to function as a rigidity control unit that controls to change the rigidity of the left side surface and the right side surface of the ankle.
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